Электрические параметры биполярных и полевых структур. Петров Б.К - 40 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

40
При x=d
SiO2
из уравнения (25) получим :
Q
SiO2
+|Q
з
|=|Q
a
|. Но поскольку заряд в обедненном слое p
+
-Si-подложки |Q
a
|
не может превосходить заряд ионов |Q
SiO2
| в плоскости x=d
SiO2
, то Q
з
=0,
Q
a
=Q
SiO2
. Следовательно при расположении ионного слоя в непосредственной
близости от p
+
-подложки наведенный отрицательный заряд на электроде М
з
отсутствует.
Теперь найдем величину отрицательного напряжения на затворном
электроде V
з.пл.з
, при котором полностью уравновешивается заряд в окисле Q
SiO2
зарядом на затворном электроде Q
з
<0, обедненный слой в p+-кремнии
полностью исчезает, поверхностный потенциал и края зон в кремнии
становятся плоскими. Это напряжение называется напряжением плоских зон.
Очевидно, что при напряжении V
зпл.з
<0 отрицательный заряд электронов
на затворном электроде |Q
з
|=Q
SiO2
, напряженность поля в области х
1
<x<d
SiO2
0
2
||
2
)(
2
0
2
0
2
=−=
SiO
з
SiO
SiO
QQ
xE
εεεε
,
а в области 0≤x≤x
1
2
0
2
2
0
2
0
2
2
||
2
)(
SiO
SiO
SiO
з
SiO
SiO
QQQ
xE
εεεεεε
−=−−= . (27)
Следовательно напряжение на затворном электроде V
з пл. з
будет равно:
∫
−==
1
0
20
12
..
)(
x
SiO
SiO
зплз
xQ
dxxEV
εε
. (28)
Поскольку в реальных МОП-транзисторах x
1
≈d
SiO2
, то вместо формулы
(28) окончательно получим :
2
2
2
0
22
..
SiO
SiO
SiO
SiOSiO
зплз
C
QdQ
V −=−=
εε
, (29)
где C
SiO2
– удельная емкость затворного окисла.
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
Q,E
M
з
Q
з
E
SiO
2
p-Si
+
Q
SiO2
d
SiO2
x
Рис. 5. Распределение поля в
пленке SiO c зарядом ионов
Q в плоскости x при
напряжении на затворном
электроде V<0
2
SiO21
з.пл.з
x
1
0
                                                      40

      При x=d SiO2 из уравнения (25) получим :
                                                                +
      QSiO2+|Qз|=|Qa |. Н о поскольку заряд вобед ненном слоеp -Si-под лож ки |Qa|
не мож ет превосход ить заряд ионов |QSiO2| в плоскости x=dSiO2, то Qз=0,
Qa=QS iO2 . След овательно при располож ении ионног о слоя в непосред ственной
                +
близости от p -под лож ки навед енны й отрицательны й заряд на э лектрод е М з
отсутствует.
       Т еперь най д ем велич ину отрицательного напряж ения на затворном
э лектрод еVз.пл.з, при котором полностью уравновеш ивается заряд вокислеQSiO2
заряд ом на затворном э лектрод е Qз<0, обед ненны й слой в p+-крем нии
полностью исчезает, поверхностны й потенциал и края зон в крем нии
становятся плоским и. Э то напряж ениеназы вается напряж ением плоских зон.
      Q,E                  QSiO2
                        +
                        +                         Рис. 5. Распред елениеполя в
                        +                          пленкеSiO2 c заряд ом ионов
                        +
                                                  QSiO2 вплоскости x1 при
                        +                         напряж ении на затворном
      - 0                      x1        dSiO2        x    электрод еVз.пл.з<0
      -
      -
   Mз -
      -            E
     Qз
                        SiO2                p+ -Si

      О чевид но, что при напряж ении Vзпл.з<0 отрицательны й заряд э лектронов
на затворном э лектрод е|Qз|=QS iO2, напряж енностьполя вобласти х1

Страницы