Сенсоры измерительно-информационных систем. Часть 1. Тутов Е.А - 8 стр.

                                           8
вносят свой заряд, но и и зме няю т ве л и чи ну заряда би ограф и че ск ого
прои схожде ни я.
     Зонная моде л ь пол упроводни к а n-ти па, соотве тствую щ ая состояни ю
обе дне ни я п ри пове рхностного сл оя, при ве де на на Ри с.1. Т ак к ак
эл е к тропроводность п ол упроводни к ов n-ти па обе спе чи вае тся эл е к тронами , то
при так ом распре де л е ни и зарядов при пове рхностны й сл ой пол упроводни к а
ок аже тся бол е е вы сок оомны м, че м объе м. С опроти вл е ни е тонк и х пл е нок ,
тол щ и на к оторы х сравни ма с обл астью пространстве нного заряда в
пол упроводни к е , буде т зави се ть от состава и к ол и че ства адсорби рованны х
части ц. В этом и зак л ю чае тся оди н и з ме хани змов газовой чувстви те л ьности
ре зи сти вны х се нсоров. Н а Ри с.1 при ве дены эл е к тронны е ре ак ци и п ри
взаи модей стви и к и сл орода, газов- восстанови те л е й и и не ртного газа на
пове рхности пол упроводни к а.
        Т ак и м образом, си сте ма пол упроводни к - адсорбат пре дставл яе т собой
двойной сл ой и з заряда, л ок ал и зованного на пове рхностны х состояни ях
адсорбци онной при роды , и проти вопол ожного по знак у объе много заряда в
пол упроводни к е . П ротяже нность обл асти обе дне ни я основны ми носи те л ями
при ме рно равна дл и не эк рани ровани я Д е бая LD :
                                     LD = (εε0kT/q2Nd)1/2 ,
где Nd - к онце нтраци я и они зи рованны х доноров. В так и х ок и сл ах, к ак SnO 2,
ZnO, TiO 2, дл и на эк рани ровани я Д е бая зави си т от те хнол оги че ск и х
особе нносте й и х при готовл е ни я и л е жи т в пре де л ах 10-100 нм.
       Разме р О П З в пол упроводни к ах p-ти па (Cu2O, NiO), находящ и хся в
ок и сл и те л ьной атмосф е ре , на порядок ме ньш е , т.к . эта обл асть (обл асть
обогащ е ни я) образована основны ми , т.е . п одви жны ми носи те л ями заряда,
к оторы е могут бе сп ре пятстве нно подходи ть к пове рхности и к омпе нси ровать
зарядадсорби рованны х части ц.
       Т е ори я обл асти пространстве нного заряда, разви тая в работах Ш оттк и ,
Д авы дова, М отта, Г арре та, Браттэй на и други х авторов, дае т возможность во
многи х сл учаях однозначно опре де л ять харак те ри сти к и при пове рхностного
сл оя пол упроводни к а.
       П ри адсорбци и к и сл орода и л и други х эл е к троотри цате л ьны х газов и
ти пи чном значе ни и к онце нтраци и све рхсте хи оме три че ск и х атомов ме тал л а и
к и сл ородны х вак анси й в ок си дны х пол упроводни к ах Nd = 1016-1019 см -3,
пове рхностны й эл е к тростати че ск и й поте нци ал може т дости гать ве л и чи ны
порядк а 1 эВ .