中科院半導體研究所2011年碩士研究生招生考試大綱

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《電子線路》

本考試大綱是為了便于碩士入學考生對《電子線路》課程進行復習而制定。大綱提供了參考書目，考生也可以根據自己的實際情況選擇合適的參考書。

第一部分  模擬電路

考試題型：選擇題，填空題，分析計算題。

參考書：童詩白、華成英主編，模擬電子技術基礎（第三版），高等教育出版社，2001年

總分：約75分

第一章

1．了解PN結的基本特性。了解晶體管，場效應管的基本特性。熟悉擴散，飄移，耗盡層，導電溝道等基本概念。熟悉晶體管，場效應管三個工作區域的條件。

2．熟練掌握二極管的微變等效電路，理想二極管等效模型。并能進行計算。

3．掌握穩壓管的伏安特性和等效電路。掌握晶體管，場效應管的結構和符號表示。

第二章

1．  掌握晶體管，場效應管各種組態的放大電路。

2．  掌握其靜態工作點，動態參數的計算方法并準確畫出其交直流等效電路。掌握掌握晶體管，場效應管放大電路的區別。

3．  掌握放大電路主要性能指標：放大倍數，輸入電阻，輸出電阻，最大不失真輸出電壓，上下限截止頻率。

4．  掌握圖解法分析失真情況，和h參數等效電路計算放大倍數，輸入輸出阻抗。

5．  了解各種接法的放大電路在放大倍數，輸入輸出阻抗，帶寬等性能上的特性。

第三章

1．  掌握多級放大電路的計算。尤其熟練掌握兩級放大電路的交直流等效電路，兩級放大電路的各種計算。

2．  掌握直接耦合差分放大電路各項性能指標的計算。

3．  理解互補輸出電路的特點。

4．  熟握共模抑制比，差模抑制比的概念及定義，及其在具體電路中的計算。

第四章

1．  了解集成運放的基本概念，符號。

2．掌握鏡像電流源，比例電流源，微電流源的工作原理。

第五章

1．  掌握晶體管，場效應管的高頻等效模型。

2．  掌握上限頻率，下限頻率，通頻帶，相位補償等基本概念。

3．  掌握波特圖的繪制方法

4．  掌握放大電路頻響的計算分析方法。

第六章

1．  掌握各種反饋電路組態的判斷方法。掌握在深度負反饋條件下電壓放大倍數，輸入，輸出阻抗的計算方法。

2．  正確理解負反饋放大電路放大倍數在不同反饋組態下的物理意義。

3．  掌握負反饋在改善電路性能方面的作用。并根據需要在放大電路中引入合適的負反饋。

4．  掌握波特圖分析產生自激振蕩的方法。

5．  掌握放大電路穩定裕度的計算方法。

第七章

1．  掌握理想運放構成加、減、乘、除等簡單運算電路的方法。

2．  掌握利用“虛短”和“虛斷”的概念分析運算電路的方法。

3．  掌握節電電流法，疊加原理分析各種運算電路的方法。根據需要選擇合理的電路做設計。

4．  掌握有源濾波電路的組成，特點以及分析方法。

第八章

1．  掌握鎖相環的組成和工作原理。

2．  掌握單限，滯回比較器的工作原理。

3．  掌握三種正弦波振蕩電路（RC,LC,石英晶體）的分析方法。

第九章

1. 功率放大電路的特點

2. 常見功率放大電路

3. 消除交越失真的OCL電路

4. 熟練掌握功率放大電路性能分析

第十章

1． 掌握直流電源的組成及各部分的作用

2． 單相整流濾波電路

3． 熟練掌握穩壓電路的性能指標

4． 穩壓管穩壓電路

5． 串聯型線性穩壓電路

6． 開關型穩壓電路

第二部分  數字電路

參考書：閻石主編，數字電子技術基礎（第五版），高等教育出版社

總分：約75分

一、邏輯代數基礎

掌握數制、碼制的基本概念與表示方法，能夠熟練地進行不同數制和編碼的轉換。

掌握邏輯代數的基本概念、基本運算、基本定理、基本定律和法則以及邏輯函數的標準表示形式等。

掌握各種形式的邏輯函數的相互轉換方法，熟練利用邏輯代數以及卡諾圖對邏輯函數進行轉換與化簡等；

理解邏輯函數約束的基本概念以及約束的基本表示方法，掌握具有約束項的邏輯函數化簡等。

二、集成門電路基礎

了解二極管、三極管的開關特性；

了解二極管、三極管分立元件門電路的結構、原理。

掌握基本TTL門電路和CMOS門電路的電路結構、工作原理以及輸入輸出特性。

了解其它各種不同類型的門電路的特點和應用：

TTL OC門電路、ECL門電路、三態門、傳輸門、漏極開路CMOS門等。

了解74系列和4000系列門電路器件特點。

理解TTL和CMOS門電路的電氣特性與參數：速度、功耗、抗干擾、驅動能力和噪聲容限等。掌握門電路相互驅動的正確使用條件，能夠根據門電路的輸入輸出特性正確使用各種門電路。

三、組合邏輯電路

掌握組合邏輯電路的特點。

熟練掌握組合邏輯電路的分析方法和步驟。

熟悉常用組合邏輯電路模塊的原理、結構、邏輯功能和應用：

編碼器和譯碼器；

運算電路；

數值比較器；

多路選擇器；

多路分配器。

掌握組合邏輯電路的設計方法：

基于門電路的設計。

基于常用MSI、LSI的組合邏輯電路設計。

了解組合邏輯電路中的冒險現象及其消除方法。

四、集成觸發器

了解觸發器的結構和工作原理。

理解常用集成觸發器的邏輯符號、功能特點以及異步置位、復位功能以及現態與次態、電平觸發與邊沿觸發等基本概念。

掌握觸發器的四種基本類型及其特性方程：RS型、JK型、D型、T型，能夠用特性方程、狀態表、狀態圖、時序圖表示四種基本觸發器的邏輯功能。

掌握不同類型觸發器的相互轉換方法。

了解觸發器的簡單應用。

五、時序邏輯電路

了解兩種時序電路模型（Milly模型與Moore模型）的異同和轉換。

了解時序邏輯電路的特點、分類和功能描述等。

理解同步與異步時序電路的概念，理解電路現態與次態、自啟動等等與時序電路相關的概念。

掌握同步時序電路的分析方法與一般步驟：

邏輯表達式、狀態轉換表、狀態轉換圖、時序圖等。

熟悉常用同步時序電路模塊的結構和邏輯功能：

移位寄存器；

同步計數器。等。

掌握同步時序電路的設計方法：

基于觸發器的同步時序電路設計（狀態機設計）；

帶有冗余狀態的狀態機設計；

基于觸發器的同步計數器設計；

基于計數器模塊的同步計數器設計；

同步時序電路設計中的自啟動問題。

掌握異步時序電路的分析方法，了解異步時序電路的設計方法。

了解基本型異步時序電路中的冒險、競爭現象及其消除方法。

六、脈沖波形的產生與整形

熟悉兩種最常用的整形電路—施密特觸發器和單穩態觸發器功能特點，掌握其參數分析方法。

了解常見形式的多諧振蕩器。

掌握555定時器的工作原理及應用，用555定時器構成施密特觸發器、單穩態觸發器和多諧振蕩器的工作特點及其振蕩周期的估算。

掌握石英晶體多諧振蕩電路的構成、工作特點及其振蕩頻率。

七、大規模集成電路、半導體存儲器及可編程邏輯

了解半導體存儲器的種類和特點，ROM、RAM的結構組成、工作原理和主要應用，PLD的基本結構、分類及其特點。能根據系統的需求配置存儲器。

掌握PROM、EPROM實現組合邏輯函數的原理和方法。

掌握ROM、RAM容量擴展方法。

了解可編程邏輯器件的類型以及FPGA的開發流程。

八、A/D與D/A轉換

掌握 D/A和A/D的基本概念，D/A、A/D轉換器的轉換精度和轉換速度。

了解 D/A轉換器的輸入和輸出關系的計算， A/D轉換器的主要類型、結構特點、基本工作原理和性能比較。

《信號與系統》

信號與系統是電子通信、控制科學與工程等許多學科專業的基礎理論課程，它主要研究信號與系統理論的基本概念和基本分析方法。認識如何建立信號與系統的數學模型，通過時間域與變換域的數學分析對系統本身和系統輸出信號進行求解與分析，對所得結果給以物理解釋、賦予物理意義。要求考生熟練掌握《信號與系統》課程的基本概念與基本運算，并能加以靈活應用。

一、考試內容

（一）概論

1.信號的定義及其分類；

2.信號的運算；

3.系統的定義與分類；

4.線性時不變系統的定義及特征；

5.系統分析方法。

（二）連續時間系統的時域分析

1.微分方程的建立與求解；

2.零輸入響應與零狀態響應的定義和求解；

3.沖激響應與階躍響應；

4.卷積的定義，性質，計算等。

（三）傅里葉變換

1.周期信號的傅里葉級數和典型周期信號頻譜；

2.傅里葉變換及典型非周期信號的頻譜密度函數；

3.傅里葉變換的性質與運算；

4.周期信號的傅里葉變換；

5.抽樣定理；抽樣信號的傅里葉變換；

6.能量信號，功率信號，相關等基本概念；以及能量譜，功率譜，維納－欣欽公式。

（四）拉普拉斯變換

1.拉普拉斯變換及逆變換；

2.拉普拉斯變換的性質與運算；

3.線性系統拉普拉斯變換求解；

4.系統函數與沖激響應；

5.周期信號與抽樣信號的拉普拉斯變換；

（五）S域分析、極點與零點

1.系統零、極點分布與其時域特征的關系；

2.自由響應與強迫響應，暫態響應與穩態響應和零、極點的關系；

3.系統零、極點分布與系統的頻率響應；

4.系統穩定性的定義與判斷。

（六）連續時間系統的傅里葉分析

1.周期、非周期信號激勵下的系統響應；

2.無失真傳輸；

3.理想低通濾波器；

4.佩利－維納準則；

5.希爾伯特變換；

6.調制與解調。

（七）離散時間系統的時域分析

1.離散時間信號的分類與運算；

2.離散時間系統的數學模型及求解；

3.單位樣值響應；

4.離散卷積和的定義，性質與運算等。

（八）離散時間信號與系統的Z變換分析

1.Z變換的定義與收斂域；

2.典型序列的Z變換；逆Z變換；

3.Z變換的性質；

4.Z變換與拉普拉斯變換的關系；

5.差分方程的Z變換求解；

6.離散系統的系統函數；

7.離散系統的頻率響應；

8.數字濾波器的基本原理與構成。

（九）系統的狀態方程分析

1.系統狀態方程的建立與求解；

2. S域流圖的建立、求解與性能分析；

3. Z域流圖的建立、求解與性能分析；

二、考試要求

（一）概論

1、  掌握信號的基本分類方法，以及指數信號、正弦信號、復指數信號、鐘形信號的定義和表示方法。

2、  掌握信號的移位、反褶、尺度倍乘、微分、積分以及兩信號相加或相乘，熟悉在運算過程中表達式對應的波形變化，了解運算的物理背景。

3、  掌握階躍信號與沖激信號。熟悉斜變信號與沖激偶信號。

4、  掌握信號的直流與交流、奇與偶、脈沖、實部與虛部、正交函數等分解方法。

5、  掌握系統的分類，連續時間系統與離散時間系統、即時系統與動態系統、集總參數與分布參數系統、線性系統與非線性系統、時變系統與時不變系統、可逆與不可逆系統的定義和物理意義，熟悉各種系統的數學模型。

6、  掌握線性時不變系統的基本特性，疊加性與均勻性、時不變性，微分特性。

（二）連續時間系統的時域分析

1、  熟悉微分方程式的建立與求解。

2、  掌握零輸入響應和零狀態響應。

3、  掌握沖擊響應與階躍響應。

4、  熟練掌握卷積的定義、性質和計算。

（三） 傅里葉變換

1、  掌握周期信號的傅里葉級數，三角函數形式和指數形式；

2、  理解典型周期信號，周期矩形脈沖信號、周期三角脈沖信號、周期半波余弦信號、周期全波余弦信號頻譜的特點；

3、  熟練掌握傅立葉變換；

4、  掌握典型非周期信號，單邊指數信號、雙邊指數信號、矩形脈沖信號、鐘形脈沖信號、升余弦脈沖信號的傅立葉變換；

5、  熟練掌握沖激函數和階躍函數的傅立葉變換；

6、  掌握傅立葉變換的基本性質，對稱性、線性、奇偶虛實性、尺度變換特性、時移特性、頻移特性微分特性、積分特性；

7、  熟練掌握卷積；

8、  掌握周期信號的傅立葉變換，正弦和余弦信號、一般周期信號；

9、  理解抽樣信號的傅立葉變換；

10、熟練掌握抽樣定理。

（四）拉普拉斯變換

1、  深入理解拉普拉斯變換的定義、應用范圍、物理意義及收斂；

2、  掌握常用函數的拉氏變換，階躍函數、指數函數、沖激函數；

3、  熟練掌握拉氏變換的性質，線性、原函數積分、原函數微分、延時、S域平移、尺度變換、初值、終值、卷積；

4、  掌握拉普拉斯逆變換；

（五）S域分析、極點與零點

1、  熟練掌握用拉普拉斯變換法分析電路、S域元件模型；

2、  深入理解系統函數的定義、及物理意義；

3、  熟練掌握系統零、極點分布與其時域特征的關系；

4、  熟練掌握自由響應與強迫響應，暫態響應與穩態響應和零、極點的關系；

5、  熟練掌握系統零、極點分布與系統的頻率響應的關系；

6、  靈活運用二階諧振系統的S平面分析方法；

7、  深入理解系統穩定性的定義與判斷。

（六）濾波、調制與抽樣

1、  掌握利用系統函數H(jw)求響應，理解其物理意義；

2、  深入理解無失真傳輸的定義、特性；

3、  熟練掌握理想低通濾波器的頻域特性和沖激響應、階躍響應；

4、  掌握系統的物理可實現性、佩利-維納準則；

5、  掌握希爾伯特變換；

6、  掌握調制與解調以及帶通濾波器的運用；

7、  理解從抽樣信號恢復連續時間信號的原理；

8、  理解脈沖編碼調制、頻分復用和時分復用；

（七）信號矢量空間分析

1、  理解完備正交函數集、帕塞瓦爾定理；

2、  掌握沃爾什函數；

3、  深入理解相關；

4、  了解能量譜和功率譜；

5、  掌握匹配濾波器；

6、  了解碼分復用、碼分多址通信；

（八）離散時間系統的時域分析

1、  掌握離散時間信號-序列的分類與運算；

2、  掌握離散時間系統的數學模型及求解；

3、  深入理解單位樣值響應；

4、  熟練掌握離散卷積和的定義，性質與計算等。

（九）離散時間信號與系統的Z變換分析

1、  深入理解Z變換的定義與收斂域；

2、  掌握典型序列的Z變換；

3、  理解逆Z變換；

4、  掌握Z變換的性質；

5、  理解Z變換與拉普拉斯變換的關系；

6、  掌握差分方程的Z變換求解；

7、  理解離散系統的系統函數；

8、  理解離散系統的頻率響應；

9、  理解序列的傅立葉變換；

（十）系統的狀態方程分析

1.  利用系統的狀態方程求解系統的輸出響應；

2.  利用S域流圖分析析連續系統的性能；

3.  利用Z域流圖掌握無限沖擊響應數字濾波器，掌握有限沖激響應數字濾波器；

三、主要參考書目：

鄭君里等，《信號與系統》，上下冊，高等教育出版社，2000年5第二版。

《半導體物理》

考試內容

一、  晶格結構和結合性質

§1.1 晶體的結構

晶格的周期性、金剛石結構、閃鋅礦結構和釬鋅礦結構

§1.2 半導體的結合性質

共價結合和離子結合、共價四面體結構、混合鍵

二、  半導體中的電子狀態

§2.1 晶體中的能帶

原子能級和固體能帶、晶體中的電子狀態

§2.2 晶體中電子的運動

§2.3 導電電子和空穴

§2.4 常見半導體的能帶結構

§2.5 雜質和缺陷能級

施主能級和受主能級、n型半導體和p型半導體、類氫模型、深能級雜質、等電子雜質

三、  電子和空穴的平衡統計分布

§3.1 費米分布函數

§3.2 載流子濃度對費米能級的依賴關系

態密度、載流子濃度

§3.3 本征載流子濃度

§3.4 非本征載流子濃度

雜質能級的占用幾率、單一雜質能級情形、補償情形

四、  輸運現象

§4.1 電導和霍爾效應的分析

§4.2 載流子的散射

§4.3 電導的統計理論

五、  過剩載流子

§5.1 過剩載流子及其產生和復合

§5.2 過剩載流子的擴散

一維穩定擴散、愛因斯坦關系

§5.3 過剩載流子的漂移和擴散

§5.7 直接復合

§5.8 間接復合

§5.9 陷阱效應

六、  pn結

§6.1 pn結及其伏安特性

§6.3 pn結的光生伏特效應

§6.4 pn結中的隧道效應

七、  半導體表面層和MIS結構

§7.1 表面感生電荷層

§7.2 MIS電容

理想MIS結構的C-V特性、實際MIS結構的C-V特性、Si-SiO2系統中電荷的實驗研究

八、  金屬半導體接觸和異質結

§8.1 金屬－半導體接觸

§8.2 肖特基二極管的電流

越過勢壘的電流、兩極管理論、擴散理論、隧穿電流和歐姆接觸

§8.4 異質結

§8.6 半導體超晶格

注：以上的考試大綱內容大約是參考書內容的一半，這是必須掌握的，也是考試范圍。其余部分可作進一步學習的參考，但不在考試范圍。

主要參考書目：《半導體物理》上冊，葉良修，高等教育出版社，1984年。

《量子力學》

覆蓋范圍：基本概念和原理，波函數和波動方程，一維定態問題，力學量算符與表象變換，對稱性與守恒定律，中心力場、粒子在電磁場中的運動，定態微擾論，量子躍遷；

主要參考書目：《量子力學》第一卷第三版，曾謹言，科學出版社

《固體物理》

覆蓋范圍：晶體結構、晶體缺陷、晶體結合、晶體振動及熱學性質、金屬電子論、能帶論、電導論　　

主要參考書目：《固體物理》黃昆原著 韓汝琦改編 ，高等教育出版社