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

Цифровой термометр
Уровень и направления развития электронных ЦАП и АЦП в значительной степени определялись и продолжают определяться требованиями к техническим и эксплуатацио ...

Разработка системы управления электроприводом нажимного устройства реверсивного четырехвалкового стана 5000 горячей прокатки
Целью проекта является разработка системы управления электроприводом нажимного устройства реверсивного четырехвалкового стана «5000» горячей прокатки. По ...

Моделирование волноводных устройств СВЧ
Прогресс радиоэлектроники сопровождается быстрым развитием теории и техники СВЧ - устройств. Возрастает сложность СВЧ трактов, повышаются требования к элек ...