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光子空間電荷區(qū)的進(jìn)一步分析
一、xd,Qsc隨Vs變化的關(guān)系
xd為空間電荷區(qū)寬度;Qsc為空間電荷區(qū)密度。⒈平帶附近情況
VG很小時(shí),Qsc~Vs關(guān)系光子空間電荷區(qū)的進(jìn)一步分析VG=VI+VS帶入泊松方程:理想MOS: ⒈金屬與半導(dǎo)體不存在接觸電勢差(費(fèi)米能級一致); ⒉氧化層中無電荷; ⒊半導(dǎo)體與氧化層中無表面態(tài)(無界面態(tài))。(a)平帶(VG=0)P型樣品襯底:a.平帶:VG=0時(shí),能帶無彎曲,無空間電荷區(qū);以理想MOS為例,襯底為P型。(b)積累層(VG<0)(Vs<0)b.積累層:VG<0時(shí),電場由體內(nèi)指向表面,能帶向上彎曲,形成空穴勢阱,多子空穴被吸引至表面附近,因而表面空穴濃度高于體內(nèi),形成多子積累,成為積累層。(c)耗盡層(VG>0)c.耗盡層:VG>0時(shí),表面處空穴被排斥走,當(dāng)空穴勢壘足夠高時(shí),表面層價(jià)帶空穴極為稀少,可認(rèn)為該層多子空穴被耗盡,稱為耗盡層。(d)反型層(VG>0)d.反型層:若VG足夠高,使得在表面處的少子電子濃度高于了多子空穴的濃度,則表面處導(dǎo)電類型就發(fā)生改變,稱為反型層。①開始出現(xiàn)反型層的條件:即:表面勢=費(fèi)米勢時(shí)反型層的條件:多子耗盡,少子積累而:②強(qiáng)反型層出現(xiàn)的條件(以MOS場效應(yīng)晶體管的電導(dǎo)溝道為例):半導(dǎo)體表面處的少子濃度等于體內(nèi)的多子濃度時(shí)。強(qiáng)反型層條件:P型LD為德拜屏蔽長度,表現(xiàn)空間電荷區(qū)對外電場的屏蔽能力。如:Vs>0,則Qsc<0;若Vs<0,則Qsc>0;2.耗盡層近似
P型樣品,VG>0時(shí),出現(xiàn)耗盡層和反型層。當(dāng)為耗盡層和弱反型層時(shí),空穴基本全部喪失,電子增加又很少,因此可認(rèn)為空間電荷區(qū)就等于離化了的受主負(fù)電荷,這種近似處理稱為耗盡層近似。Na為受主雜質(zhì)濃度;耗盡層內(nèi)全部被電離。取體內(nèi)電勢為零,即V(xd)=0,則3.強(qiáng)反型層出現(xiàn)時(shí):Vs=2Φf
強(qiáng)反型層與體內(nèi)之間夾著一層耗盡層,若再增加VG,其增加部分耗費(fèi)在反型區(qū)中的少數(shù)載流子的增加,因此,當(dāng),耗盡層寬度xd達(dá)到最大值。設(shè)雜質(zhì)飽和電離:4.出現(xiàn)強(qiáng)反型層之后
半導(dǎo)體表面的空間電荷區(qū)=強(qiáng)反型溝道
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