ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
На рис. 12.1 показана зонная структура n-
полупроводника, у которого поверхность заряжена отрицательно (E
i
–
середина запрещенной зоны полупроводника). В n-полупроводнике
расстояние (по оси энергии) от дна зоны проводимости Е
c
до уровня
Ферми Е
F
меньше, чем от уровня Ферми до потолка валентной зоны
E
v
. Поэтому равновесная концентрация электронов n больше концен-
трации дырок р.
В поверхностном слое объемного заряда происходит искривле-
ние зон и расстояние от дна зоны проводимости до уровня Ферми
увеличивается.
В области обеднения I (рис. 12.1) концентрация основных носителей заряда
(электронов) уменьшается и в сечении А – А полупроводник становится собст-
венным. При высокой плотности поверхностного заряда по знаку, совпадающего
со знаком основных носителей, концентрация неосновных носителей заряда у
поверхности становится выше концентрации основных носителей и тип прово-
димости изменяется. Это явление получило название инверсии (область II на рис. 12.1). Если знак по-
верхностного заряда противоположен знаку заряда основных носителей тока в полупроводнике, то про-
исходит обогащение приповерхностного слоя основными носителями.
Явление изменения поверхностной проводимости полупроводника под действием поперечного
электрического поля называют эффектом поля.
Этот эффект применяют в МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) структуре (рис. 12.2).
На одну сторону полупроводниковой пластины 3 напыляется омический контакт 4, второй электрод
1 прижимается к противоположной стороне пластины через тонкий слой диэлектрика 2. Меняя величи-
ну и знак потенциалов на электродах 4 и 1 можно в широких пределах изменять величину и знак заряда,
индуцируемого на поверхности полупроводника, прижатой к электроду. Если вместо диэлектрика ис-
пользован окисел, то получается МОП-структура.
В состоянии обогащения (для n – ⊕ , для p –
Θ
) с увеличением напряжения толщина заряженного
слоя сохраняется практически неизменной и рост заряда Q
s
происходит за счет повышения объемной
плотности, которая может меняться неограниченно. Поэтому емкость МДП-структуры почти не зависит
от приложенного напряжения.
В состоянии обеднения при увеличении напряжения изменяется толщина обедненного слоя (так как
положительный заряд обусловлен неподвижными ионизированными атомами). Это равносильно изме-
нению расстояния между обкладками конденсатора, т. е. уменьшению емкости с ростом приложенного
напряжения. Такая картина должна наблюдаться вплоть до наступления инверсии.
В состоянии инверсии в приповерхностном слое полупроводника возникает положительный заряд
притянутых дырок Q
P
, за которым располагается неподвижный положительный заряд ионизированных
доноров Q
С
. Суммарный заряд Q = Q
P
+ Q
C
увеличивается, а толщина заряженного слоя, образованного
зарядом Q
P
, почти не зависит от приложенного напряжения. Поэтому в состоянии инверсии емкость
структуры перестает зависеть от внешнего напряжения.
График изменения емкости МДП – структуры от внешнего напряжения приведен на рис. 12.3. Об-
ласть А соответствует обогащению, Б – обеднению, В – инверсии. Такие кривые называют вольт-
фарадными характеристиками.
Порядок выполнения работы
1 По инструкции прибора РЕ-1 ознакомиться со схемой измерения тока зарядки МДП-структуры.
Кристалл полупроводника расположен между медными электродами, изолированными от них слюдя-
ными прокладками, и включен в плечо моста прибора РЕ-1. В исходном состоянии мост сбалансирован
и микроамперметр показывает отсутствие тока. При подаче высокого напряжения на медные электроды
происходит образование поверхностного заряда и микроамперметр регистрирует ток зарядки I.
Величину поверхностного заряда можно определить по формуле
∫
∞
=
0
IdtQ . Аппроксимируя импульс
Рис. 12.1 Зонная
структура n-
полупроводника,
поверхность кото-
рого
заряжена отрица-
тельно
Рис. 12.3 Вольт-фарадная
A
E
c
E
F
E
i
E
v
II
A
I
С/C
01
Б
В
A
v 0 +v
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- …
- следующая ›
- последняя »
