В
У звичайних випадках максимальний поверхневий потенціал складає 0,6-1В.
1 Поняття потенціалу. У будь-якому перетині ПП потенціал обчислюється шляхом ділення на заряд електрона термодинамічної роботи виходу електрона, визначеної різницею значень рівня Фермі і рівня вакууму. Цю роботу можна уявити також як суму В«внутрішньоїВ» роботи, необхідної для перекладу електрона з рівня Фермі на дно зони провідності і В«зовнішньоїВ» роботи - для подальшого переказу електрона у вільний простір (вакуум) званої спорідненістю до електрону.
Зміна потенціалу визначається зміною енергії дна зони провідності. Таким же точно буде зміна енергії стелі валентної і середнього рівня забороненої зони. p align="justify"> Позитивна напруга викличе збільшення падіння напруги на шарі оксиду повинно також відбутися однакове збільшення позитивного заряду акцепторів в приповерхневій області кремнію. Зростання заряду акцепторів можливий тільки внаслідок зменшення кількості дірок в порівнянні з станом рівноваги. Таким чином, посилюється збіднення основними носіями, а те, що відбувається порушення електричної нейтральності характеризується появою заряду акцепторних іонів. p align="justify"> З збільшенням позитивного потенціалу збільшується товщина шару, де можна знайти який скомпенсований дірками заряд іонів акцептора.
Це стан ПП називається станом поверхневого збіднення.
При напругах більше, ніж порогове в приповерхневому шарі відбувається зміна типу електропровідності (інверсія) і називають інверсної областю.
При подачі негативної напруги (мінус на метал, плюс на підкладці) відбудеться послаблення поля в оксиді і зменшення різниці потенціалів на ньому, так як зовнішнє поле протилежний за знаком внутрішньому полю в стані рівноваги, що зменшує заряд на обкладках конденсатора в порівнянні з станом рівноваги.
Якщо Uвнешнее компенсує дію різниці робіт виходу металу і напівпровідника, то при цьому накопичений у МДП заряд зменшується до нуля і, отже, зникає електричне поле в оксиді і напівпровіднику.
У цьому момент структура вже не знаходиться в стані рівноваги. Напівпровідник всюди виявляється електрично нейтральним, тобто поверхневий потенціал дорівнює нулю.
2 Ефекти в структурах МДП
У тришарової структурі складається: металу М, діелектрика Д і напівпровідника П, то на поверхні напівпровідника, за рахунок впливу електричного поля, відбудеться поділ зарядів. Електрони будуть витіснятися ел. полем, замість них утворюються дірки і, таким чином, виникає збагачений дірками приповерхневих р-шар з підвищеною провідністю (рисунок 5.25 а).
В
Малюнок 5.25 - Провідність в поверхневому шарі напівпровідника
При зміні полярності малюнок 5.25 б, вийде поверхневий шар з перевагою n-провідності. Шар з підвищеною концентрацією (порівняно з обсягом) основних носіїв називають збагаченим , а шар із зниженою їх концентрацією - збідненим .
Поняття В«гарячіВ» електрони. У сильному електричному полі електрони можуть купувати енергію, значно перевищує середню енергію теплового руху. Такі електрони називають В«гарячимиВ». Вони можуть долати потенційний бар'єр на кордоні кремній-окисел і в оксиді захоплюватися пастками, змінюючи заряд оксиду. br/>В
Малюнок 5.26 - Структура
SiO 2 не має рухливих носіїв, а тому перенесення електронів з Al не можливий. Межу розділу метал-окисел можна розглядати як бар'єр висотою 3,15 еВ, який перешкоджає переходу електронів з Al в SiO 2 .
Аналогічно для електронів кремнію (підкладка) на межі оксид-кремній також утворюється бар'єр В» 4,22 еВ.
Таким чином, рух електронів через SiO 2 неможливо. Як же тоді відбувається перерозподіл зарядів? Щоб здійснити перехід електронів з Al в Si, необхідна додаткова ланцюг, що володіє великою провідністю, ніж оксид? Ланцюг виникає при подачі зовнішньої напруги. У цілому, вказана структура, є конденсатором в рівноважному стані з зарядами обкладок Q і внутрішньої різницею потенціалів. Зовнішнє напруга між Al і Si виводить структуру зі стану рівноваги і змінює величину заряду на обкладках зазначеного конденсатора. Так при подачі позитивного потенціалу на метал відбувається перерозподіл заряду, як в оксиді, так і в напівпровідники. У приповер...
