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: 660; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!