Полупроводника определяется

двуокиси кремния, иногда поверх пленки двуокиси наносится более тонкий слой нитрида кремния Si3N4. Управляющая разность потенциалов, приложенная между затвором и подложкой, индуцирует электрическое поле в диэлектрическом слое и воздействует на подвижные носители в области канала, обусловливая движение дырок в область канала (для изображенных на 1.9, а типов проводимости). Таким образом, концентрация дырок в области полупроводника, находящейся под затвором, увеличивается по мере роста отрицательного потенциала затвора l/з- При определенном значении этого потенциала происходит инверсия тонкого слоя полупроводника, образуется канал р-типа, который называется в .этом случае индуцированным каналом, Значение напряжения на затворе, при котором образуется канал и возникает проводимость между истоком и стоком, называется пороговым напряжением Un. Если изменить тип проводимости и полярность прикладываемых напряжений в структуре, приведенной на 1.9, а, получим МДП-транзистор с индуцированным

Рассмотрим случай, когда внешняя работа выхода' для металла больше этой же работы для полупроводника. При этом поток электронов из полупроводника в металл будет превышать обратный поток, так как при выходе из полупроводника электроны преодолевают меньший потенциальный барьер, чем при выходе из металла. В результате число электронов, перешедших в металл, будет превышать число электронов, перешедших в полупроводник. Эти избыточные электроны образуют в металле отрицательный заряд, препятствующий переходу электронов из полупроводника в металл. Слой, в котором расп9лагаются эти заряды, называется запирающим. Одновременно в приконтактной области полупроводника образуется положительный заряд, состоящий из ионов атомов полупроводника и обусловленный переходом части электронов в металл.

Работа МДП-транзисторов основана на изменении удельного сопротивления канала. При создании разности потенциалов между объемом полупроводника и изолированным электродом (затвором) у поверхности полупроводника образуется слой с концентрацией носителей зарядов, отличной от концентрации в остальном объеме полупроводника,—канал, сопротивлением которого можно управлять, изменяя напряжение на затворе.

3 контакта происходит диффузия электронов из полупроводника в металл (А„ < Ам), металл заряжается отрицательно, а в приконтакт-ной области полупроводника образуется слой, обедненный основными носителями заряда, 16.23 заряженный положительно неподвижными

Если разница в работах выхода велика, то в приконтактной области полупроводника образуется инверсный слой (см. 2.15, б). В этом случае при малых прямых напряжениях через такой переход будет происходить инжекция неосновных носителей заряда из инверсного слоя в прилегающий объем полупроводника. При больших прямых напряжениях инверсный слой может исчезнуть.

лупроводника переходят в металл, заряжая его отрицательно. В приконтактной области /г-полупроводника образуется слой, обедненный основными носителями и несущий нескомпенсированный положительный заряд ионов доноров. Образующееся прикон-тактное поле ёи препятствует-дальнейшему движению электронов в металл. Это поле отталкивает свободные электроны (в зоне проводимости) и втягивает в приконтактную область дырки (в валентной зоне). При равновесии уровни Ферми металла и полупроводника выравниваются. Образовавшийся запирающий слой лежит

Если к затвору / приложить отрицательное напряжение —Vi, то у поверхности полупроводника образуется

Омический контакт. Он используется практически во всех полупроводниковых приборах для формирования внешних выводов от полупроводниковых областей; для него характерны близкая к линейной ВАХ и малое сопротивление. В омических контактах металл — полупроводник за счет использования соответствующего металла в при-контактной области полупроводника образуется слой, обогащенный основными носителями и имеющий малое сопротивление.

лупроводника переходят в металл, заряжая его отрицательно. В приконтактной области /г-полупроводника образуется слой, обедненный основными носителями и несущий нескомпенсированный положительный заряд ионов доноров. Образующееся прикон-тактное поле ёи препятствует-дальнейшему движению электронов в металл. Это поле отталкивает свободные электроны (в зоне проводимости) и втягивает в приконтактную область дырки (в валентной зоне). При равновесии уровни Ферми металла и полупроводника выравниваются. Образовавшийся запирающий слой лежит

Если к затвору / приложить отрицательное напряжение —Vi, то у поверхности полупроводника образуется

Попутно отметим, что в случае, когда работа выхода электронов из металла ниже, чем из «-полупроводника, в приконтактной области полупроводника образуется слой, обогащенный электро- нами. Такой контакт не вносит дополнительного сопротивления ! протеканию тока и называется омическим. Омические контакты необходимы для подсоединения полупроводниковых областей приборов к внешним электрическим цепям.

Концентрация носителей заряда в элементарном объеме полупроводника изменяется в результате генерации и рекомбинации носителей, а также из-за различия величин токов, втекающих и вытекающих из данного объема. Как отмечалось в § 1.8, движение носителей заряда обусловлено двумя процессами: диффузией и дрейфом. Следовательно, общее количество носителей в данном объеме полупроводника определяется непрерывными физическими процессами, протекающими в нем: генерацией, рекомбинацией, диффузией и дрейфом носителей.

Электропроводность дырочного полупроводника определяется дырками, которые здесь являются основными носителями заряда. Электроны в полупроводнике р-типа являются неосновными носителями заряда и их очень мало. Итак, за счет введения и активации акцепторной примеси образуется дырочный полупроводник, электропроводность которого определяется дырками, причем их количество равно количеству отрицательных ионов.

Следовательно, электронная электропроводность обусловлена направленным движением электронов, обладающих энергией, соответствующей зоне проводимости, а дырочная электропроводность перемещением дырок, вызванным направленным последовательным заполнением дырок валентными электронами. Общая электропроводность полупроводника определяется суммой его электронной и дырочной электропроводностей.

Объемный образец. Метод стационарной поверхностной фото-' ЭДС основан на измерении разности потенциалов лежду освещенной и неосвещенной поверхностями полупроводни <ового образца. Электростатический потенциал поверхности полупроводника определяется приповерхностным изгибом энергетических зон. Изменение электростатического потенциала поверхности и результате генерации носителей заряда называют поверхностной фото-ЭДС. Это изменение обусловлено в основном двумя причинами. Во-первых, оно связано с пространственным перераспределением объемного заряда из-за наличия неравновесных носителей заряда в приповерхностной области и, во-вторых, с захватом Носителей заряда поверхностными состояниями. Влияние неравновесных носителей

Электрическая проводимость чистого полупроводника определяется количеством собственных носителей п, и р,. Подсчитаем их число по (2.1), предварительно подставив в нее значения параметров германия при комнатной температуре: Т = 300 К; А = = 1,02- 1019 см~3; ф3 = 0,67 В. Получим п<- = р,-«0,5-1013 см~3. Если считать, что в кристаллической решетке германия в каждом кубическом сантиметре объема находится 4,42-1022 атомов, то, следовательно, один свободный электрон (или дырка) приходится почти на девять миллиардов атомов вещества. В кремнии при той же темпе ратуре число свободных электронов n,-«0,5-109 см"3, т. е. намного меньше, чем у германия. Это объясняется тем, что у кремния ширина запрещенной зоны заметно больше. Таким образом, электрическая проводимость чистых полупроводников весьма низкая из-за относительно малого числа носителей.

рами и акцепторами с заданной степенью компенсации, удельное сопротивление полупроводника определяется разностной концентрацией носителей заряда:

Характер расположения малоугловых границ в сечении монокристалла полупроводника определяется характером поля термических напряжений в растущем монокристалле и кристаллографическим направлением его роста. В монокристаллах полупроводников с алмазоподобной структурой, выращенных в направлении [111], малоугловые границы обычно располагаются в трех плоскостях {100}, параллельных оси роста монокристалла. В плоскости сечения монокристалла они имеют вид прямых линий, ориентированных по [112] (см. 4.43, а). Однако встречаются малоугловые границы в виде искривленных линий, хаотично расположенных по сечению монокристалла.

фузия доноров для ста диффузионных конденсаторов, которые формирования эмит- могут быть сформированы на отведенных для ник площадях монокристалла полупроводника, определяется концентрацией примесей в прилегающих к переходу областях. Диффузионные конденсаторы, использующие эмиттерную емкость транзисторной структуры, имеют большую удельную емкость по сравнению с конденсаторами на коллекторном переходе.

щих примесной электропроводности, когда не все примеси ионизированы, а также в диапазоне температур собственной электропроводности, когда концентрация носителей изменяется из-за ионизации собственных атомов полупроводника (см. 1.9). И в том и в другом случае зависимость сопротивления полупроводника определяется в основном изменением концентрации носителей заряда, так как температурные изменения подвижности при этом пренебрежимо малы.

Фотопроводимость полупроводника определяется как разность удельной электропроводности при освещении и в темноте:

В большинстве примесных полупроводников всегда имеется некоторое количество неосновной примеси — акцепторов в полупроводниках п-типа и доноров в полупроводниках р-типа. В этом случае электронам с донорных уровней оказывается энергетически выгодней перейти на уровни акцепторов. При этом образуются неподвижные положительные заряды ионизированных доноров и отрицательные заряды ионизированных акцепторов. Происходит частичная компенсация примеси. Характер проводимости такого полупроводника определяется тем, какая примесь является основной. Концентрация основных носителей определяется разностью концентраций основной и неосновной примесей и равна для полупроводников п-типа