ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
9
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
xYnxunxn
i
expexp
0
=
=
, (6а )
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
xYpxunxp
i
−
=
−
=
expexp
0
, (6б )
а поверхностные концентрации:
(
)
SS
Ynn exp
0
=
, (7a)
(
)
SS
Ypp
−
=
exp
0
, (7б )
где kTqY
SS
/
ψ
=
-безразмерный поверхностный электростатический потенциал
полупроводника (безразмерная величина изгиба зон на поверхности ).
n-тип
- - - - - -
+ +
E
C
E
F
E
V
-
-
-
-
-
-
E
i
- - - -
-
+
+
E
C
E
F
E
V
E
i
+
-
-
-
-
-
+
+
+
E
C
E
F
E
V
E
i
+
+ +
+ + +
p-тип
-
+
+
+
+
+
+ +
+++
-
E
C
E
i
E
F
E
V
+
+
+
+
+
E
C
E
F
E
V
-
E
i
- -
-
+
+
+
+
-
E
C
E
i
E
F
E
V
-
-
-
--
-
а б в
Рис. 2. Зонные диаграммы полупроводника при обогащении (а), обеднении
(б) и инверсии (в) приповерхностной области .
В зависимости от знаков и величин
ψ
S
и
ϕ
B
можно дать следующую
классификацию поверхностных условий (рис. 2). Если ψ
S
и ϕ
B
имеют одинаковые
знаки , то вблизи поверхности имеется повышенная концентрация основных
носителей заряда . В этом случае слой объёмного заряда называют обогащенным .
Если поверхностный потенциал ψ
S
=0, то энергетические зоны плоские и
поверхностные концентрации носителей заряда равны объёмным . Если
ψ
S
и
ϕ
B
имеют разные знаки , то могут реализоваться два случая, различающиеся
соотношением концентраций основных и неосновных носителей заряда на
поверхности . Слой обеднения имеет место , если
BS
ϕψ 〈
. Инверсионный слой
образуется, если
BS
ϕψ 〉 . При этом пока
BSB
ϕψϕ 2 〈〈 , состояние поверхности
соответствует режиму слабой инверсии. Если
BS
ϕψ 2 〉
, то реализуется режим
сильной инверсии. Случай
BS
ϕψ = соответствует состоянию поверхности с
собственной проводимостью
(
)
iSS
npn
=
=
.
Основные теоретические выражения, характеризующие ход электро-
статического потенциала
ψ
(x) и напряженности электрического поля E(x) в любой
точке ОПЗ, зависимость заряда ОПЗ Q
SC
и соответствующей дифференциальной
n( x ) = n i exp(u ( x )) = n 0 exp(Y ( x )) , (6а )
p ( x ) = n i exp(− u ( x )) = p 0 exp(− Y ( x )) , (6б )
а по ве р хно стные ко нце нтр а ци и :
n S = n0 exp(YS ) , (7a)
p S = p 0 exp(− YS ) , (7б )
где YS = qψ S / kT -б е зр а зме р ный по ве р хно стный эле ктр о ста ти че ски й по те нци а л
по лупр о во дни ка (б е зр а зме р на я ве ли чи на и зги б а зо н на по ве р хно сти ).
-- -- - - - - - - - EC
- - - - - - EC
EF - - - - EC
Ei - EF EF
Ei Ei
+ + EV +
+ + +
EV ++ EV
n-ти п +++ + + +
--- - -
-- EC
- - - - EC -
EC -
Ei
Ei Ei EF
EF EF EV
+ + + +
+ EV
++
+ + + + EV + + + + +
p-ти п +++
а б в
Ри с. 2. Зо нные ди а гр а ммы по лупр о во дни ка пр и о б о га щ е ни и (а ), о б е дне ни и
(б ) и и нве р си и (в) пр и по ве р хно стно й о б ла сти .
В за ви си мо сти о т зна ко в и ве ли чи н ψS и ϕB мо ж но да ть сле дую щ ую
кла сси ф и ка ци ю по ве р хно стных усло ви й (р и с. 2). Если ψS и ϕB и ме ю то ди на ко вые
зна ки , то вб ли зи по ве р хно сти и ме е тся по выш е нна я ко нце нтр а ци я о сно вных
но си те ле й за р яда . В это м случа е сло й о б ъ ёмно го за р яда на зыва ю то б о га щ е нным.
Если по ве р хно стный по те нци а л ψS=0, то эне р ге ти че ски е зо ны пло ски е и
по ве р хно стные ко нце нтр а ци и но си те ле й за р яда р а вны о б ъ ёмным. Если ψS и ϕB
и ме ю т р а зные зна ки , то мо гут р е а ли зо ва ться два случа я, р а зли ча ю щ и е ся
со о тно ш е ни е м ко нце нтр а ци й о сно вных и не о сно вных но си те ле й за р яда на
по ве р хно сти . Сло й о б е дне ни я и ме е т ме сто , е сли ψ S 〈 ϕ B . И нве р си о нный сло й
о б р а зуе тся, е сли ψ S 〉 ϕ B . П р и э то м по ка ϕ B 〈 ψ S 〈 2 ϕ B , со сто яни е по ве р хно сти
со о тве тствуе т р е ж и му сла б о й и нве р си и . Если ψ S 〉 2 ϕ B , то р е а ли зуе тся р е ж и м
си льно й и нве р си и . Случа й ψ S = ϕ B со о тве тствуе т со сто яни ю по ве р хно сти с
со б стве нно й пр о во ди мо стью (n S = p S = ni ) .
О сно вные те о р е ти че ски е выр а ж е ни я, ха р а кте р и зую щ и е хо д эле ктр о -
ста ти че ско го по те нци а ла ψ(x) и на пр яж е нно сти эле ктр и че ско го по ля E(x) в лю б о й
то чке О П З, за ви си мо сть за р яда О П З QSC и со о тве тствую щ е й ди ф ф е р е нци а льно й
9
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- …
- следующая ›
- последняя »
