Структура металл-диэлектрик-полупроводник



2.5.1. Структуру металл-диэлектрик-полупроводник можно рассматривать как конденсатор. Общую дифференциальную емкость МДП-структуры можно представить как последовательное соединение емкости диэлектрика Cd и переменной емкости Cn пространственного заряда у поверхности полупроводника

(32)

Емкость пространственного заряда Cп зависит от величины поверхностного потенциала js и плотности заряда Qs в приповерхностной области полупроводника Cn=dQs/djs. Для идеальной МДП-структуры, не учитывающей наличие поверхностных состояний и предполагающей, что сопротивление диэлектрика является бесконечным, заряд Qs можно выразить формулой

(33)

где – дебаевская длина, N – концентрация основных носителей заряда в полупроводнике.

Условие (±) перед этим выражением означает, что при js >0 следует воспользоваться знаком (+), а при js <0 – знаком (–).

Таким образом, емкость пространственного заряда

(34)

где

2.5.2. Для получения зависимости между приложенным к МДП-структуре напряжением U и общей емкостью C необходимо также знать зависимость между js и U:

U=UD+js +UПЗ.                                      (35)

В (31) приняты следующие обозначения: UD – падение напряжения на диэлектрике; UПЗ – напряжение плоских зон.

Падение напряжения на диэлектрике определяется выражением

(36)

С учетом разности работ выхода электрона из металла и полупроводника jМП, а также при наличии поверхностных состояний Qss напряжение плоских зон определится как

(37)

2.5.3. Максимальная толщина обедненного слоя в приповерхностной области МДП-структуры в режиме сильной инверсии определяется

(38)

где N=Nа или Nd в зависимости от типа проводимости полупроводника:

j sinv =2jb .                                          (39)

Для МДП-транзисторов с изолированным затвором важной величиной является напряжение включения или пороговое напряжение Uпор, при котором начинается сильная инверсия:

(40)

В выражениях (39), (40) jb =jT ln(N/ni) – объемный потенциал. Соответствующе Uпор значение дифференциальной емкости идеальной МДП-структуры равно

(41)

где d – толщина диэлектрического слоя; εD– относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

 

 

СОСТАВ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

 

Объектом ИЗ являются полупроводниковые структуры: металл-диэлектрик-полупроводник, p-n - переход, контакт металл-полупроводник. Таким образом, в ИЗ должны быть рассмотрены физические процессы в полупроводниковой структуре и выполнен расчет ее электрофизических характеристик.

Задание, как правило, должно содержать:

– наименование темы ИЗ;

– вид полупроводниковой структуры; – исходные данные для выполнения расчетов электрофизических характеристик;

– перечень решаемых при выполнении ИЗ вопросов.

Варианты заданий приведены в прил. 1.

Выполненное ИЗ оформляется в виде пояснительной записки, которая должна содержать:

– титульный лист;

– содержание;

– введение;

– основную часть;

– заключение;

– список использованных источников.

Некоторые данные о свойствах германия, кремния и двуокиси кремния, необходимые для проведения расчетов, приведены в прил. 2.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 426;