半导体物理怎么学？哪里是重点？

无论是半导体物理考研专业课，还是本科课程学习，搭建框架都挺重要的。不知道哪里是重点？这篇文章介绍《半导体物理学》的框架，有助于初学者了解这个科目的整体结构。

面对比较复杂的科目，初学者可能会遇到这种情况——学了好几章，仍然云里雾里，不知自己在学什么，接下来又要学什么。等到学完，只记得一些零零散散的知识点，无法形成完整体系。这可能是因为忽略了一些内容，那就是这个科目的框架。

接下来以刘恩科《半导体物理学（第七版）》为参考书，讲讲半导体物理学的框架。当然，同样的知识可以有很多种分类方式，我非常鼓励大家按自己的理解去划分，以下内容可供参考借鉴。

这本《半导体物理学》共13章，但大部分本科课程及考研大纲，重点在1~8章（半导体的电效应），剩余章节仅对少量内容作要求。

按大的来分，就是两个部分：1~9章是半导体的电效应（核心）、10~13章是其他效应和拓展。再分细一点，我们可以把整本书分为四个部分：

第一部分：固体物理基础（1,2章）

第二部分：载流子的性质（3,4,5章）

第三部分：器件结构（6,7,8,9章）

第四部分：其他效应及拓展（10,11,12,13章）

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第1章 半导体中的电子状态 

第2章 半导体中的杂质和缺陷能级

第一部分，主要解决【半导体是什么】、【半导体中有什么】这两个问题。

首先介绍半导体作为晶体的性质：晶格结构，以及晶体的能带。

然后介绍半导体中有什么：载流子（电子和空穴），以及杂质等缺陷。

电子和空穴这两种载流子，决定了半导体的电、光、热、磁等基本性质。而杂质，则是调控半导体这些性质最重要的手段。

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第3章 半导体中载流子的统计分布 

第4章 半导体的导电性 

第5章 非平衡载流子

第二部分中，主要解决【如何调控载流子浓度】、【如何调控半导体电学性质】这两个问题。

第3章介绍“温度、杂质浓度和载流子浓度的关系”。温度和杂质浓度对载流子浓度有决定性的影响，控制这两个量，就能控制载流子浓度，调控半导体的各种性质。

第4章介绍“温度、杂质浓度和导电性的关系”。从σ=nqμ知道，半导体导电性主要受载流子浓度、迁移率的影响，其中迁移率主要受散射影响。无论是载流子浓度还是散射，都由温度和杂质浓度控制。因此，确定了温度和杂质浓度，就能调控半导体的导电性。

第5章介绍“载流子的动态变化”。载流子不是静态的，它有产生、复合、扩散、漂移等活动，载流子浓度会因此发生动态变化。我们据此采取措施，可以进一步调控载流子浓度。

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第6章 pn结

第7章 金属和半导体的接触

第8章 半导体表面与MIS结构

第9章 半导体异质结构

第三部分主要解决【半导体有什么用】这个问题。

半导体最重要的性质就是电效应，1~9章都在讲电效应，后面的10~13章，研究方法与电效应是相通的。

半导体电效应的应用，最重要的就是6~9章对应的四种结构——pn结、肖特基结、MIS结构、异质结。重中之重是pn结和MIS结构，它们是信息时代的基石。

基于pn结的双极晶体管，是集成电路的滥觞，它的问世掀起了一场技术革命，让人类社会从工业时代进入了信息时代。

基于MIS结构的场效应晶体管，占今天所用晶体管的绝大部分（具体比例没查到，可能要高于99%）。你现在拿着的手机里，就有几十亿、上百亿个基于MIS结构的场效应晶体管。[1]

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第10章 半导体的光学性质和光电与发光现象 

第11章 半导体的热电性质 

第12章 半导体磁和压阻效应

第13章 非晶态半导体

第四部分，解决的是【半导体还有什么用】、【介绍特殊的半导体】这两个问题。

光、热、磁效应的研究方法，与电效应是相通的，也是从载流子、能带、温度、杂质这几个方面去研究。看看采取什么措施能调控这些性质，能做出什么有用的器件。

1~12章的内容都是基于半导体晶体，因为我们日常所用的绝大部分半导体，都是晶态半导体。但除此之外，还有一种特殊的半导体——非晶态半导体。

如果要对非晶态半导体进行研究，方法和1~12章是一样的，我们同样按以下顺序，解决非晶态半导体的问题即可：

【半导体是什么】

【半导体中有什么】

【如何调控载流子浓度】   

【如何调控半导体电学性质】

【半导体有什么用（电效应）】

【半导体还有什么用（光热磁）】

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怎么样，现在对半导体物理学的框架有概念了吧？在接下来的学习过程中，一步步解决问题，就能学懂半导体物理了。加油！

怎样学好半导体物理？

武忠祥这个是在营销吗？

PS. 写干货好累啊，一不小心就到一两点了。真吃不消。少熬夜。休息一段时间。

参考文献：[1] 麒麟9000集成153亿晶体管

半导体物理与器件(第三版)——国外电子与通信教材系列

目录：

绪论 半导体和集成电路

历史

集成电路（IC）

制造

参考文献

第1章 固体晶格结构

1.1 半导体材料

1.2 固体类型

1.3 空间晶格

1.4 原子价键

*1.5 固体中的缺陷和杂质

*1.6 半导体材料的生长

1.7 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第2章 量子力学初步

2.1 量子力学的基本原理

2.2 薛定谔波动方程

2.3 薛定谔波动方程的应用

*2.4 原子波动理论的延伸

2.5 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第3章 固体量子理论初步

3.1 允带与禁带

3.2 固体中电的传导

3.3 三维扩展

3.4 状态密度函数

3.5 统计力学

3.6 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第4章 平衡半导体

4.1 半导体中的载流子

4.2 掺杂原子与能级

4.3 非本征半导体

4.4 施主和受主的统计学分布

4.5 电中性状态

4.6 费米能级的位置

4.7 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第5章 载流子输运现象

5.1 载流子的漂移运动

5.2 载流子扩散

5.3 杂质梯度分布

*5.4 霍尔效应

5.5 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第6章 半导体中的非平衡过剩载流子

6.1 载流子的产生与复合

6.2 过剩载流子的性质

6.3 双极输运

6.4 准费米能级

*6.5 过剩载流子的寿命

*6.6 表面效应

6.7 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第7章 pn结

7.1 pn结的基本结构

7.2 零偏

7.3 反偏

*7.4 非均匀掺杂pn结

7.5 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第8章 pn结二极管

8.1 pn结电流

8.2 pn结的小信号模型

8.3 产生复合电流

8.4 结击穿

*8.5 电荷存储与二极管瞬态

*8.6 隧道二极管

8.7 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第9章 金属半导体和半导体异质结

9.1 肖特基势垒二极管

9.2 金属半导体的欧姆接触

9.3 异质结

9.4 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第10章 双极晶体管

10.1 双极晶体管的工作原理

10.2 少子的分布

10.3 低频共基极电流增益

10.4 非理想效应

10.5 等效电路模型

10.6 频率上限

10.7 大信号开关

*10.8 其他的双极晶体管结构

10.9 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第11章 金属氧化物半导体场效应晶体管基础

11.1 双端MOS结构

11.2 电容电压特性

11.3 MOSFET基本工作原理

11.4 频率限制特性

*11.5 CMOS技术

11.6 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第12章 金属氧化物半导体场效应晶体管：概念的深入

12.1 非理想效应

12.2 MOSFET按比例缩小理论

12.3 阈值电压的修正

12.4 附加电学特性

*12.5 辐射和热电子效应

12.6 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第13章 结型场效应晶体管

13.1 JFET概念

13.2 器件的特性

*13.3 非理想因素

*13.4 等效电路和频率限制

*13.5 高电子迁移率晶体管

13.6 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第14章 光器件

14.1 光学吸收

14.2 太阳能电池

14.3 光电探测器

14.4 光致发光和电致发光

14.5 光电二极管

14.6 激光二极管

14.7 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

第15章 半导体功率器件

15.1 功率双极晶体管

15.2 功率MOSFET

15.3 散热片和结温

15.4 半导体闸流管

15.5 小结

重要术语解释

知识点

复习题

习题

参考文献

附录A 部分参数符号列表

附录B 单位制、单位换算和通用常数

附录C 元素周期表

附录D 误差函数

附录E 薛定谔波动方程的推导

附录F 能量单位——电子伏特

附录G 部分习题参考答案

索引

第七版和前几版几乎没什么区别，题目亦是如此。你可以参考配套刘恩科这本书的辅导书（书皮上有介绍的），那个有部分课后答案。剩下的答案网上有下载的，就搜索第5版、第6版就行了，有很多题目是一样的。

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