Анализ физических процессов в заданной полупроводниковой структуре

МДП-СТРУКТУРА (металл - диэлектрик - полупроводник) - структура, образованная ' пластиной полупроводника П, слоем диэлектрика Д на одной из её поверхностей и металлическим электродом. При подаче на МДП-с. напряжения V в полупроводнике вблизи границы с диэлектриком возникает электрических поле. Оно перераспределяет заряды в полупроводнике, изменяя концентрацию носителей заряда вблизи поверхности, и, следовательно, изменяет электропроводность приповерхностного слоя полупроводниковой пластины.

Рис. 1. Энергетическая диаграмма МДП-структуры на основе полупроводника р-типа при отсутствии напряжения V на затворе. Заштрихованы состояния, занимаемые электронами при T = 0 K; F - работа входа металла; - энергия электрона в вакууме; - потолок валентной зоны;- дно зоны проводимости; - уровень Ферми;- ширина запрещённой зоны полупроводника

Энергетическая диаграмма МДП-структуры изображена на рис. 2 с полупроводником n-типа. Призоны не изогнуты. Если , то возникает изгиб зон; здесь возможны три случая. Еслито изгиб зон "вверх" (рис. 3, я) приводит к увеличению числа дырок у поверхности полупроводника, т. к. их концентрация (T - температура). Вблизи поверхности полупроводника формируется слой, обогащённый основных носителями. При зоны изгибаются "вниз" (рис. 3, б)и в приповерхностной области уменьшается число основных носителей (обеднённый слой). При дальнейшем увеличении положит, напряжения зоны изгибаются столь сильно, что середина запрещённой зоны вблизи поверхности опускается ниже (рис. 3, в). С этого момента концентрация электронов превышает концентрацию дырок

Рис. 3. Энергетическая диаграмма МДП-структуры на основе полупроводника р-типа при V < 0 (а), V> 0 (б), V >0 и (в)

Рис. 4. Участок зонной диаграммы приповерхностной области МДП- структуры (рис. 3, е) в режиме сильной инверсии;- середина запрещённой зоны; - электростатический потенциал; заштрихованы состояния, занятые электронами приК.

При сильной инверсии, когда дно зоны проводимости опускается ниже (рис. 4), концентрация электронов в инверсионном слое слабо зависит от температуры T, а проводимостьинверсионного слоя приобретает металлический характер

Инверсионный слой отделён от объёма полупроводника обеднённым слоем, где имеется фиксированный заряд, связанный с донорами и акцепторами, а концентрация электронов и дырок мала.

2. Расчет необходимых электрофизических характеристик полупроводниковой структуры

.1 Расчет порогового напряжения Upor

Данные для расчета

К - температура

Ф /м электрическая постоянная

В -ширина запрещенной зоны

Кл -заряд электрон а

В - сродство к электрону

относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника

относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрик

м - толшина окисла

Лучшие статьи по информатике

Разработка устройства для измерения радиационного излучения
Ионизирующее излучение, часто называемое радиоактивным излучением, ― это естественное явление, всегда присутствующее в окружающей нас природной ...

Проектирование сети местной телефонной станции
Переход от электромеханических к электронным системам коммутации и цифровым сетям характеризуется образованием единой системы передачи и коммутации информац ...

Разработка принципиальной схемы 16 разрядного счетчика с использованием программы Electron ics Workbench 5.12
Подсчет импульсов является одной из наиболее распространенных операций, выполняемых в устройствах дискретной обработки информации. Такая операция в циф ...