Контактные явления презентация

Твердотельная электроника Контактные явления

Барьер на границе металла с полупроводником (барьер Шоттки)

Контакт металл-полупроводник

Контакт металл-полупроводник

Контакт металл-собственный полупроводник

Контакт металл-электронный полупроводник

Контакт металл-дырочный полупроводник

Сила изображения

Сила изображения Если теперь вблизи границы раздела металл – вакуум имеется электрическое поле , то выражение для энергии электрона на расстояния х приобретает вид:

Граница металл-полупроводник при приложении электрического поля (барьер для электрона)

Граница металл-полупроводник при приложении электрического поля (барьер для электрона) Эта функция имеет максимум в точке хm. Его положение можно определить из условия где в качестве обычно принимается максимальное электрическое поле в обедненной области. Контактное электрическое поле понижает высоту барьера на величину 0,01-0,04 эВ.

Прямое и обратное смещение перехода металл-полупроводник

Важно подчеркнуть, что внешнее напряжение может только выпрямить границы разрешенных зон . Важно подчеркнуть, что внешнее напряжение может только выпрямить границы разрешенных зон . Другими словами, при приложении больших прямых смещений электроны начнут «убегать» от батареи смещения и все зоны будут наклоняться.

Расчет ВАХ барьера Шоттки

ВАХ диода Шоттки

Диод Шоттки

Диод Шоттки

ДШ характеризуются быстрой рекомбинацией инжектированных носителей (время жизни носителей крайне мало), а значит и высоким быстродействием. Благодаря минимальному сопротивлению базы и отсутствию процессов накопления и рассасывания избыточных зарядов, быстродействие получается достаточно высоким: граничная частота fгр = 1010 Гц. ДШ характеризуются быстрой рекомбинацией инжектированных носителей (время жизни носителей крайне мало), а значит и высоким быстродействием. Благодаря минимальному сопротивлению базы и отсутствию процессов накопления и рассасывания избыточных зарядов, быстродействие получается достаточно высоким: граничная частота fгр = 1010 Гц.

Возникновение потенциального барьера. Контактная разность потенциалов

Контакт электронного и дырочного полупроводников

Образование p-n-перехода

Решение уравнения Пуассона

Определение контактной разности потенциалов

Рассмотрим теперь pn-переход, к которому приложено прямое смещение Vсм (минус батареи к n-типу, плюс – к p-типу).

Распределение носителей заряда вблизи перехода

Распределение неосновных носителей в базе

Идеальная МДП–структура

МДП-структура

На границе металл-диэлектрик, диэлектрик-полупроводник, а в отсутствии диэлектрика на границе металл-полупроводник возникает контактная разность потенциалов: На границе металл-диэлектрик, диэлектрик-полупроводник, а в отсутствии диэлектрика на границе металл-полупроводник возникает контактная разность потенциалов:

Обогащение

Обеднение

Инверсия

Допущения для «идеальной» МДП-структуры Разность работ выхода между металлом затвора и диэлектриком, диэлектриком и полупроводником, равна нулю. Диэлектрик является идеальным изолятором. В диэлектрике и на границах раздела металл-диэлектрик и полупроводник-диэлектрик нет никаких зарядов, т.е. диэлектрик не имеет дефектов. При любых смещениях в структуре могут существовать только заряд в ее полупроводниковой части и равный ему заряд противоположного знака на металлическом электроде, отделенном от полупроводника слоем диэлектрика.

МДП-структура

Для характеристики изгиба будем использовать понятие поверхностного потенциала φs

Расчет параметров

К расчету МДП-структуры

Емкость барьера Шоттки

Емкость p-n–перехода

Диффузионная емкость pn-перехода

Емкость МДП-структуры

С-V-характеристики идеальной МДП-структуры

Заряды в окисле