半導(dǎo)體電導(dǎo)率和霍爾效應(yīng)-資料下載頁(yè)
2025-05-01 22:23本頁(yè)面
【正文】 Co 半導(dǎo)體從內(nèi)部到表面可視為導(dǎo)通狀態(tài)； C/Co （ 2）當(dāng) /Vs/較小時(shí)，有 C/Co1。 平帶狀態(tài) Vg=0 Vg=0,對(duì)于理想 MIS表面勢(shì) Vs也為 0. 耗盡狀態(tài) VG＞ 0 22211oArsGoroodqNVCC??????則強(qiáng)反型后， 即 VS＞ 2VB 從 物理圖像 上理解： 強(qiáng)反型層出現(xiàn)后，大量的電子聚積在半導(dǎo)體的表面，絕緣層兩邊堆積了電荷，并且在 低頻信號(hào)時(shí) ，少子的 產(chǎn)生 和 復(fù)合 跟得上低頻小信號(hào)得變化。 如同只有絕緣層電容一樣 。 高頻時(shí) ，反型層中的電子的產(chǎn)生和復(fù)合將跟不上高頻信號(hào)的變化，即反型層中的電子數(shù)量不隨小信號(hào)電壓而變化，所以 對(duì)電容沒(méi)有貢獻(xiàn) 。 二、實(shí)際的 MIS結(jié)構(gòu)的 CV特性 在實(shí)際的 MIS結(jié)構(gòu)中，存在一些因素影響著 MIS的 CV 特性，如：金屬和半導(dǎo)體之間的 功函數(shù)的差 、 絕緣層 中的電荷等。 例：以 Al/SiO2/PtypeSi 的 MOS結(jié)構(gòu)為例： P型硅的功函數(shù)一般較鋁大，當(dāng) WmWs時(shí)，將導(dǎo)致CV特性向負(fù)柵壓方向移動(dòng)。 使能帶恢復(fù)平直的柵電壓 CFB VFB 平帶電壓 VFB qWWVV smmsFB????1實(shí)驗(yàn)上，可計(jì)算出 理想狀態(tài) 時(shí)的平帶 電容值，然后在 CFB 引與電壓軸平行的 直線，和實(shí)際曲線 相交點(diǎn)在電壓軸上 的坐標(biāo)，即 VFB 實(shí)際 絕緣層電荷 對(duì) MIS結(jié)構(gòu) CV特性的影響： ???????氧化物陷阱電荷快界面態(tài)固定電荷可動(dòng)電荷絕緣層電荷分類一般有： 由于這些電荷的存在，將在金屬和半導(dǎo)體表面感 應(yīng)出 相反符號(hào) 的電荷，在半導(dǎo)體的空間電荷層內(nèi) 產(chǎn)生電場(chǎng)使得能帶發(fā)生彎曲。也即沒(méi)有偏壓，也 可使得半導(dǎo)體表面層 離開平帶狀態(tài) 。 假設(shè)在 SiO2中距離金屬 /SiO2的界面 x處有一層 正電荷 金屬 SiO2 半導(dǎo)體 do 假定半導(dǎo)體和金屬的功函數(shù)相同，即 Wm=Ws 金屬 半導(dǎo)體 Ec 半導(dǎo)體表面 能帶下彎 恢復(fù)平帶的方法： 半導(dǎo)體 絕緣層 金屬 do 在金屬一邊加上 負(fù)電壓 ， 并且逐漸增大，使得半 導(dǎo)體表面層的負(fù)電荷隨之 減小，直至完全消失。這 時(shí)在半導(dǎo)體表面層內(nèi)，在 氧化物中存在的薄的正電 荷產(chǎn)生的電場(chǎng)完全被金屬 表面增加的負(fù)電荷的電場(chǎng) 屏蔽 了，半導(dǎo)體表面的能 帶 又平了， 即恢復(fù)到 平帶狀態(tài) 。 加偏壓 VG0 當(dāng) 兩 個(gè) 時(shí) 時(shí)msV與 Q因 素 同 存 在??帶 電 壓 為 兩 個(gè) 因 素 的 疊 加 ： F B F B 1 F B 2V V V平? ??????????????????? ???od0oosm dxdxρxC1qWWFB2VFB1VFBVC～ V曲線為： 八、半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)： 同質(zhì)結(jié) —— 由 同種半導(dǎo)體材料 構(gòu)成 N區(qū)或 P區(qū) ， 形成的 PN結(jié) 異質(zhì)結(jié) —— 兩種 帶隙寬度 不同的半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)在同一塊 單晶上形成的結(jié) 同型異質(zhì)結(jié) —— 結(jié)的兩邊導(dǎo)電類型相同： NN， PP 異型異質(zhì)結(jié) —— 結(jié)的兩邊導(dǎo)電類型不相同： NP， PN 兩種材料未構(gòu)成異質(zhì) PN結(jié)之前的能級(jí)圖 兩種半導(dǎo)體材料構(gòu)成異質(zhì) PN結(jié)之后的能級(jí)圖 異質(zhì) PN結(jié)界面處導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂不連續(xù) —— 差值 —— 兩種材料的費(fèi)密能級(jí)不同 ， 電子從高費(fèi)密能級(jí)材料流向低費(fèi)密能級(jí)材料 ，形成 PN結(jié)勢(shì)壘 —— 形成異質(zhì)結(jié)時(shí) ， 能帶在界面處間斷 ， 在勢(shì)壘的一側(cè)出現(xiàn)尖峰 ， 另一側(cè)出現(xiàn)峽谷 異質(zhì)結(jié)的 “ 注入比 ” P區(qū)的 電子 電流密度 N區(qū)的 空穴 電流密度 PN結(jié)注入比 00gBEkTn p N N e ????熱平衡條件 npnDp p n ADLjNj D L N?異型同質(zhì) PN結(jié)注入比 ND和 NA —— N區(qū)和 P區(qū)摻雜濃度 —— 如果 N型區(qū)的帶隙寬度大于 P型區(qū)帶隙寬度 ， 即使兩邊 摻雜濃度差不多時(shí) ， 可以獲得很高的注入比 —— 異質(zhì)結(jié)的注入比決定晶體管的電流放大系數(shù) 、 激光器 的注入效率和閾值電流 TkEEADnppnpn BPgNgeNNLDLDjj)()( ??異型異質(zhì) PN結(jié) 異質(zhì) PN結(jié)注入比 光生伏特效應(yīng) —— 太陽(yáng)能電池 —— 利用擴(kuò)散摻雜 ， 在 P型半導(dǎo)體的表面形成一個(gè)薄的 N型層 —— 光照射下 ， 在 PN結(jié)及附近產(chǎn)生大量的電子和空穴對(duì) iE—— PN結(jié)的自建電場(chǎng) －強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域 iE—— PN結(jié)附近一個(gè)擴(kuò)散長(zhǎng)度內(nèi) ， 電子－空穴對(duì)還沒(méi)有復(fù)合 就有可能通過(guò)擴(kuò)散達(dá)到 PN結(jié)的強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域 —— 強(qiáng)電場(chǎng)將電子掃向 N區(qū) —— 強(qiáng)電場(chǎng)將空穴掃向 P區(qū) —— N區(qū)帶負(fù)電 —— P區(qū)帶正電 —— 上下電極 產(chǎn)生電壓 EiE異質(zhì)結(jié)的“窗口效應(yīng)” —— 光子能量小于寬帶隙的 N型層 __ ， 可以透 過(guò) N型層 ， 在帶隙較窄的 P型層被吸收 —— 同質(zhì) PN結(jié)制作光電池 ， 缺陷引起的表面復(fù)合和高摻雜層中載流子壽命低等因素 —— 使得一些 電子－空穴對(duì)不能到達(dá)強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域 iE異質(zhì)結(jié)的“窗口效應(yīng)” 異質(zhì)結(jié)的窗口效應(yīng) —— 有效地 減小電子－空穴的復(fù)合率 E
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