半導(dǎo)體物理器ppt課件(2)-文庫(kù)吧資料
2025-05-12 12:46本頁(yè)面
【正文】 －電壓特性 (理查森 －杜師曼（ Richardsondushman）方程 ) 總電流密度為 （ 427） ? ?14????? TTbC VVVthMSSMeevqNJJJ? （ 426） 導(dǎo)帶有效狀態(tài)密度為 ，代入 、 ，得到熱電子發(fā)射理論的電流 — 電壓關(guān)系 ? ? 323*22 hKTmN C ?? CN thv? ?? ?1102???? ??TTTbVVVVVeJeeTRJ ?金屬 半導(dǎo)體結(jié) 電壓特性 二、 電流－電壓特性 (理查森－杜師曼（ Richardsondushman）方程 ) 其中 （ 428） Tb VeTRJ ??? 20 *32*4* hqKmR ?? （ 429） （ 430） 的單位為 ，其數(shù)值依賴于有效質(zhì)量，對(duì)于 N型硅和 P型硅，分別為 110和 32；對(duì)于 N型和 P型 GaAs，分別為 8和 74。 ?m? ? TVVthcSM evqNJ ??? b162。 bq?金屬 半導(dǎo)體結(jié) 電壓特性 一、 空間電荷區(qū)中載流子濃度的變化 對(duì)于非簡(jiǎn)并化情況，導(dǎo)帶電子濃度和價(jià)帶空穴濃度為 ? ? ? ?F i i FE E K T E E K Tiin n e p n e???? （ 414） （ 415） 設(shè)半導(dǎo)體內(nèi)本征費(fèi)米能級(jí)為 ，熱平衡時(shí)半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子濃度為 0iE? ?? ? KTEEiKTEEiFiiFenpenn????0000表面空間電荷區(qū)內(nèi)，本征費(fèi)米能級(jí)為 )()( 0 xqExE ii ??? （ 416） 金屬 半導(dǎo)體結(jié) 電壓特性 一、 空間電荷區(qū)中載流子濃度的變化 則空間電荷區(qū)中載流子濃度為 TVxKTxq enenxn )(0)(0)( ?? ??TVxKTxq epepxp )(0)(0)( ?? ?? ??（ 417） （ 418） 在半導(dǎo)體與金屬界面處 （ 419） （ 420） Ts Vs enn ?0?Ts Vs epp ??? 0s?稱為表面勢(shì)。由于這個(gè)緣故，肖特基勢(shì)壘二極管有時(shí)被稱為熱載流子二極管。 金屬 半導(dǎo)體結(jié) 電壓特性 熱電子和熱載流子二極管： 當(dāng)電子來(lái)到勢(shì)壘頂上向金屬發(fā)射時(shí)，它們的能量比金屬電子高出約 。 ?根據(jù)總能量公式和圖 。 bb ?? ??金屬 半導(dǎo)體結(jié) 三、空穴鏡像力 空穴也產(chǎn)生鏡像力，它的作用是使半導(dǎo)體能帶的價(jià)帶頂附近向上彎曲， 如圖 46所示，但它不象導(dǎo)帶底那樣有極值，結(jié)果使接觸處的能帶變窄。 金屬 半導(dǎo)體結(jié) 二、勢(shì)壘降低的大小和發(fā)生的位置 鏡像力使肖特基勢(shì)壘高度降低的前提是金屬表面附近的半導(dǎo)體導(dǎo)帶要有電子存在。 0?x金屬 半導(dǎo)體結(jié) 二、勢(shì)壘降低的大小和發(fā)生的位置 設(shè)勢(shì)壘高度降低的位置發(fā)生在 處，勢(shì)壘高度降低值為 ?？倓?shì)能為 E? ? ? ? 2120() 16 qE x E x E x qE xkx??? ? ? ? ?可見(jiàn)原來(lái)的理想肖特基勢(shì)壘的電子能量在 處下降，也就是說(shuō)使肖特基勢(shì)壘高度下降。 b? FE0Ebq?0 FEE? b?FE 0EFE 0E0E b?b?0E 3gE金屬 半導(dǎo)體結(jié) 三、 界面態(tài)的影響 表 41 以電子伏特為單位的 N型半導(dǎo)體上的肖特基勢(shì)壘高度 金屬 半導(dǎo)體結(jié) 一、 鏡像力降低肖特基勢(shì)壘高度（肖特基效應(yīng)） ? ? 2022021624 xkqxkqF???? ????xkqF d xxEx 021 16)( ????? ??（ 48） （ 49） 鏡象力引起的電子電勢(shì)能為 據(jù)庫(kù)侖定律，鏡像力為 其中邊界條件取為 : 時(shí)， ； 和 時(shí)， 。由實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的勢(shì)壘高度列于表 41中。若界面態(tài)密度很大， 則費(fèi)米能級(jí)實(shí)際上被鉗位在 （稱為費(fèi)米能級(jí)釘扎效應(yīng)），而 變成與金屬和半導(dǎo)體的功函數(shù)無(wú)關(guān)。與此類似，若 ，則在界面態(tài)中有負(fù)電荷，并使 增加，還是使 和 接近（圖 44b）。 0E 0E0 FEE?0 FEE?金屬 半導(dǎo)體結(jié) 三、 界面態(tài)的影響 圖 44 被表面態(tài)鉗制的費(fèi)米能級(jí) 金屬 半導(dǎo)體結(jié) 三、 界面態(tài)的影響 結(jié)果是，自建電勢(shì)被顯著降低如圖（ 44a），并且，根據(jù)式（ 43），勢(shì)壘高度 也被降低。 ?在實(shí)際的接觸中 ， 界面態(tài)的凈電荷為正，類似于施主。 0E當(dāng) 以上的狀態(tài)被占據(jù)時(shí) ( )，表面荷負(fù)電，類似于受主的作用。 0E 0 FEE?一、 界面態(tài)的概念 在實(shí)際的肖特基二極管中，在界面處晶格的斷裂產(chǎn)生大量能量狀態(tài)，稱為界面態(tài)或表面態(tài)，位于禁帶內(nèi)。從中可以計(jì)算出自建電勢(shì)和半導(dǎo)體的摻雜濃度 21C
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