Физико-химические основы РЭС - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

В области обеднения I (рис. 10.1)
концентрация основных носителей заряда (электронов) уменьша-
ется и в сечении
А
–
А
полупроводник становится собственным. При высокой плотности поверхностно-
го заряда по знаку, совпадающему со знаком основных носителей, концентрация неосновных носителей
заряда у поверхности становится выше концентрации основных носителей и тип проводимости изменяет-
ся. Это явление получило название инверсии
(область II
на рис. 10.1). Если знак поверхностного заряда противоположен
знаку заряда основных носителей тока в полупроводнике, то происходит
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. 10.2).
На одну сторону полупроводниковой пластины
3
напыляется омиче-
ский контакт
4
,
второй электрод
1
прижимается к противоположной сторо-
не пластины через тонкий слой диэлектрика
2
. Меняя величину и знак по-
тенциалов на электродах
4
и
1
,
можно в широких пределах изменять величину и знак заряда, индуци-
руемого на поверхности полупроводника, прижатой к электроду. Если вместо диэлектрика использован
окисел, то получается МОП-структура.
В состоянии обогащения (для
n
– ⊕, для
p
– ⊝) с увеличением напряжения толщина заряженного
слоя сохраняется практически неизменной и рост заряда
q
s
происходит за счёт повышения объёмной
плотности, которая может меняться неограниченно. Поэтому ёмкость 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 ёмкости 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 ёмкость
структуры перестаёт зависеть от внешнего напряжения.
Рис. 10.2. Схема МДП-
структуры
Рис. 10.3. Вольт-фарадная ха-
рактеристика МДП-структуры
График изменения ёмкости МДП-структуры от внешнего напряжения приведён на рис. 10.3. Область А
соответствует обогащению, Б – обеднению, В – инверсии. Такие кривые называют вольт-фарадными харак-
теристиками.
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 включён 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
.
4
3
2
1
Рис. 10.1. Зонная структура
n
-полупроводника, поверхность
которого заряжена отрицательно
A
II
A
I
E
c
E
F
E
i
E
v

Страницы