Электрофизические методы исследования МДП-структур. Часть 2. Бормонтов Е.Н. - 26 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

26
Следовательно , ширина области пространственного заряда (ОПЗ)
полупроводника при глубоком обеднении W
o
будет много больше, чем
при наличии инверсионного слоя .
Падение напряжения в полупроводнике в этом случае, как и для
равновесного обеднённого слоя , будет пропорционально квадрату
ширины ОПЗ, следовательно, в этом случае в полупроводнике будет
падать большая часть приложенного напряжения , и изгиб зон может в
десятки раз превышать ширину запрещенной зоны полупроводника
( рис.1, a).
По мере накопления электронов в ОПЗ всё большая часть
положительного заряда на металлическом электроде экранируется
подвижными электронами, изгиб зон
s
Ψ
и толщина обеднённого слоя W
уменьшаются , стремясь к равновесным значениям, которые мы будем
обозначать соответственно
∞
s
Ψ
и W
o
(рис.1, б). Вместе с тем возрастает
дифференциальная высокочастотная ёмкость ОПЗ полупроводника C
SC
до
некоторого стационарного значения
∞
sc
C
, определяемого толщиной
равновесного слоя обеднения .
Рассмотрим процесс релаксации неравновесной ёмкости структуры
с количественной точки зрения . Запишем уравнения электрической
нейтральности и баланса напряжений для идеальной МДП- структуры
в некоторый момент времени t :
,
0
=
+
+
n
B
G
(1)
s
i
C
G
Q
g
V Ψ+=
. (2)
С учётом условия электрической нейтральности (1), а также выражений
для заряда обеднённого слоя
WqN
s
YLqn
s
YLqn
sc
Q
D
эфф
DD i
=−=−=
−
0
22
2/1
λ
, (3)
и падения напряжения на обеднённом слое
s
Wqn
s
εε
0
2
0
2
−=Ψ
, (4)
соотношение (2) можно переписать следующим образом :
s
WqN
i
C
WqN
i
C
n
Q
g
V
AA
εε
0
2
2
++−=
. (5)
Решение этого квадратного относительно W уравнения имеет вид
()
−
++= 1)(
2
1)(
2
1
0
0
t
n
Q
g
V
i
C
qN
s
i
C
i
C
s
tW
A
εε
εε
. (6) 
                                        26

      Следовательно, ш ирина об ласти пространственного заря да (О П З)
полупроводника при глуб оком об еднении Wo б удет много б ольш е, чем
при наличии инверсионного слоя .
      П адение напря ж ения в полупроводнике в этом случае, как и для
равновесного об еднённого слоя , б удет пропорционально квадрату
ш ирины О П З, следовательно, в этом случае в полупроводнике б удет
падать б ольш ая часть прилож енного напря ж ения , и изгиб зон мож ет в
деся тки раз превы ш ать ш ирину запрещ енной зоны полупроводника
(рис.1, a).
      П о мере накопления электронов в О П З всё б ольш ая часть
полож ительного заря да на металлическом электроде экранируется
подвиж ны ми электронами, изгиб зон Ψs и толщ ина об еднённого слоя W
уменьш аю тся , стремя сь к равновесны м значения м, которы е мы б удем
об означать соответственно Ψ s и Wo (рис.1, б). В месте с тем возрастает
                                ∞
диф ф еренциальная вы сокочастотная ёмкость О П З полупроводника CSC до
                                          ∞
некоторого стационарного значения C sc , определя емого толщ иной
равновесного слоя об еднения .
      Рассмотрим процесс релаксации неравновесной ёмкости структуры
с количественной точки зрения . Запиш ем уравнения электрической
нейтральности и б аланса напря ж ений для идеальной М Д П - структуры
в некоторы й момент времени t :
                       QG + Q + Qn = 0,
                               B                                     (1)
                               Q
                         V g = G + Ψs .                              (2)
                               Ci
С учётом условия электрической нейтральности (1), а такж е вы раж ений
для заря да об еднённого слоя
       Qsc = 2qni LD λ− 1 / 2 − Ys = 2qn0 LD           − Ys = qN DW ,   (3)
                                                 эфф
и падения напря ж ения наоб еднённом слое
                             qn0W 2 ,
                      Ψs = −                                            (4)
                             2ε 0ε s
соотнош ение (2) мож но переписать следую щ им об разом:

                        Qn qN AW qN AW 2 .
                 Vg = −    +       +                                    (5)
                        Ci    Ci     2ε 0ε s
Реш ениеэтого квадратного относительно W уравнения имеет вид
                                                             1   
                     ε ε
             W (t ) = 0 s
                      Ci
                            1 +   2C  i    (              )2  .
                             ε 0ε s qN A CiV g + Qn (t )  − 1
                                                                        (6)
                                                                

Страницы