本书是基于"贯彻全国教育大会精神，进一步深化高等教育教学改革，提高高等教育教学质量和人才培养水平，推动一流本科课程建设”思路所编写的线上线下混合式教学用半导体物理基础知识的简明教材。全书共七章，主要内容包括线上线下混合教学模式、半导体入门知识、半导体中的电子状态、半导体中杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、非平衡载流子。 本书可作为高等学校材料类、物理类相关专业教学用教材，也可用于混合式教学探索的参考依据。

前 言 之所以编写本书，是因为在全国积极推广教学方法改革的大形势下，半导体物理教学改革方面的书籍偏少，可借鉴的线上线下混合教学模式的成体系教材更少，因此不得不勉为其难，凭借多年的教学体会来摸索着蹚一条新路，期待能为致力于此的教育工作者抛砖引玉。本书的最初构思在2018年前后，陆续完成半导体专业知识的编写，课程创新方面的内容则是在2020年新冠肺炎疫情期间，随着在线教学的快速开展，编者越发体会到出版该书的重要性和迫切性。 本书共7章，第1章主要介绍线上线下混合教学模式，后面第2～7章为半导体物理学相关内容，每一章分割为知识点，再按课时整合进行讲授，每一课时内容包含知识点、预留问题、课程思政点、课后思考和综合案例。 本书建议教授学时32～48学时，在本校物理相关专业教授时采用32学时（线下24+线上8）的学时安排，章节分配参考如下表所示。 序号 内 容 学 时 1 第2章 半导体入门知识 2 2 第3章 半导体中的电子状态 9 3 第4章 半导体中杂质和缺陷能级 3 4 第5章 半导体中载流子的统计分布 10 5 第6章 半导体的导电性 4 6 第7章 非平衡载流子 4 合计 32 课程资源以本书为基础，同时辅助线上资料等其他资源。在线课程依托超星学习通设立的河南科技大学在线开放课程平台，采用SPOC方式开展教学，课程网址为： http://mooc1.chaoxing.com/course/205850066.html 历时1年多的构思与探讨，终于成稿出版。由于作者是第一次编写教材，也是第一次将教学改革的一点收获公开地发表出来，因此书中难免存在失误或错误，不足之处请各位读者谅解并指正。 编 者 2021年春于洛阳

目 录 第1章 线上线下混合教学模式 1 1.1 混合式教学的产生背景 1 1.2 混合式教学的基本理念 3 1.3 混合式教学的基本流程 5 1.4 混合式教学的特色与问题 9 参考文献 13 第2章 半导体入门知识 14 第1课时 14 2.1 半导体基本概念范畴 15 2.2 半导体发展简史 16 第3章 半导体中的电子状态 21 第2课时 21 3.1 半导体的晶格结构和结合性质 21 3.2 半导体中的电子状态和能带 22 3.2.1 原子的能级到晶体的能带 23 第3课时 25 3.2.2 晶体能带的量子表述 25 第4课时 30 3.2.3 导体、半导体、绝缘体能带 30 3.3 半导体中电子的运动 32 3.4 电子的另一表现形式——空穴 37 第5课时 38 3.5 回旋共振 38 3.6 硅和锗的能带结构 42 第4章 半导体中杂质和缺陷能级 50 第6课时 50 4.1 硅、锗晶体中的杂质能级 51 第7课时 57 4.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物中的杂质能级 57 4.3 缺陷、位错能级 58 第5章 半导体中载流子的统计分布 61 第8课时 61 5.1 状态密度（量子态分布） 62 5.2 载流子的统计分布 65 第9课时 70 5.3 本征半导体的载流子浓度 71 第10课时 77 5.4 杂质半导体的载流子浓度 77 第11课时 84 第12课时 89 第6章 半导体的导电性 94 第13课时 94 6.1 载流子的漂移运动和迁移率 94 6.2 载流子的散射 96 第14课时 99 6.3 迁移率与杂质浓度、温度的关系 100 6.4 电阻率与杂质浓度、温度的关系 105 第7章 非平衡载流子 111 第15课时 111 7.1 非平衡载流子的注入与复合 111 7.2 非平衡载流子寿命和复合理论 114 7.2.1 非平衡载流子寿命 114 7.2.2 复合理论 115 第16课时 125 7.3 载流子的扩散运动 126 7.4 载流子的漂移运动（爱因斯坦关系式） 130

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