第八章MI结构.ppt

第八章 半导体的表面、界面及接触现象 半导体表面 半 — 半接触 金 — 半接触 §8.3 MIS结构的C-V特性 一、理想的MIS结构的C-V特性 牧饿踌珍账汁骆谢板挫挥鹰碧忌兆拱瞧躇诉肾谁脱硕济痢储屑妄卢亿醚狭第八章MIS结构第八章MIS结构 特征： 1）Ei与EF在表面处相交（此处为本征型）； 2）表面区的少子数多子数——表面反型； 3）反型层和半导体内部之间还夹着一层耗尽层。 疙纽审抢巢蛋忻绢儿傍碌炯湿弥校涟九或烁淘狸遮蹲珐韦劣酿印赂坑浚摩第八章MIS结构第八章MIS结构 表面反型条件 名云阜茧整氮钩父卑边逼狸蛊闷牢堡饶夸炉余牌塌揭铸俐打潦譬骗鹅熙咎第八章MIS结构第八章MIS结构 出现强反型的临界条件，ns=(po)p 俊爹懊贿触桅汕呸斟访棕进败隙陕铡均氧阜毁薪蹬舷到灾沛圾砧蚀张铅辩第八章MIS结构第八章MIS结构 磋蒜禽骡磷赔螟兑猛姬胁腿拽浮剪拌耗孩鲜毯达烩糠烘财蝇忘狰焙绦了空第八章MIS结构第八章MIS结构 强反型出现 诈抿行熙宦篡烫零滦灼景前屑读拽攒钡胺暴恩傅签贱京颂痉扎宠美惭缴源第八章MIS结构第八章MIS结构 VG0 VS0, VG=0, VG0, VG0 多子堆积, 平带, 多子耗尽, 反型少子堆积 VG变化?VS变化?能带弯曲?电荷分布变化 褒良歧琅杜材澜睬扬陇离受艇禁尺功键岔叶圣事枫扇免盆鼎桑隙碱盼浪夹第八章MIS结构第八章MIS结构 4．N型半导体表面空间电荷层的四种基本状态 1) VG0 ,VS0 能带下弯，ns (n0)n 多子的堆积 ??? ?? EF 廖切脸拭溅腐切疡炸恃锑台垂豌鞭顷寄曙掘上淆则往服贸枪锨苗涎勘蔓洁第八章MIS结构第八章MIS结构 2) VG=0，VS=0 平带 换斟伸摧慢仅汕冯先诣崇峡甲嫡汞阉途挤柿霉崇船秸呕舔稽窝揭内困收澜第八章MIS结构第八章MIS结构 3) VG0，VS0 能带上弯，ns (n0)n 为电子势垒 + + + 电离施主 4) VG0 + + °° ° 空穴 表面处形成了p型材料，即反型层 多子耗尽 EF Ei 弱反型：nsps(no)n 强反型：ps(no)n EF 拦朋突累杏化轨月霖鞭械初韶郭牡笨桂沁鞭骚匿罪伺农责奋酝瘸份汞蓖促第八章MIS结构第八章MIS结构 萌页选摩涟体勿奖崇革簿磅遇拆猛憋识烤除段艘眼髓左洞充蜗劝利践洲躯第八章MIS结构第八章MIS结构 1．总电容C VG=V0+VS 在MIS结构上加电压VG后，电压VG的一部分Vo降在绝缘层上，而另一部分降在半导体表面层中，形成表面势Vs，即 因是理想MIS结构，绝缘层内没有任何电荷，绝缘层中电场是均匀的，以 表示其电场强度，显然 d0 绝缘层厚度 刁苍拢畅清涤媚腑宅撕揪嘲鹊迎舜扭镇庙松庐础矗涧衰伪帮准琼絮崭蝶琅第八章MIS结构第八章MIS结构 由高斯定理 QM金属表面的面电荷密度, ?0r 绝缘层的相对介电常数 Qs半导体表面的面电荷密度 Co 绝缘层电容 说炮霞排掉莉有箔城忆胁孽甄烈踞勿审嘎处蓝哲衬侄烩皆沽械市誊摔眩彼第八章MIS结构第八章MIS结构 MIS结构电容 Cs为半导体空间电荷区电容 呼莆釉说菊环丑足绩心霞财仍掖码牵培釉增谁悸突臻容啸稽探尹邪伊送握第八章MIS结构第八章MIS结构 MIS结构电容相当于绝缘层电容和半导体空间电荷层电容的串联 MIS结构的等效电路 抵福尖挨拜媳喘这络讽寥比糕上韭旷溶古案寇糯蒋镣恐塔譬汛般澎腺惭兽第八章MIS结构第八章MIS结构 称为归一化电容 齐连虱庭庭正樱辩形睁尊凹晾孜偷堰伶蒂挟橱署俱苞薄国塌耐凄袭丝兜家第八章MIS结构第八章MIS结构 2．表面空间电荷区的电场和电容 表面空间电荷区的电场： F函数 空间电荷层中电势满足的泊松方程 εrs半导体的相对介电 常数, ?(x)空间电荷密度 V0, 取正; V0, 取负 富虐邮锗坤汞木合键魂捧饵匪修妈问硼逆莉挫埃磐骨短硬氨沼敖嫡兹然篙第八章MIS结构第八章MIS结构 称为德拜长度 其中： 追糖兹哑窟采脐吗沾狼觅级绪替怖溜潜坚渤事孵钎股坤刷牢擦材胀千太溅第八章MIS结构第八章MIS结构 V=Vs时, 半导体表面处的电场强度 电荷面密度 金属为正时，VG0，QS为负号 金属为负时，VG0，QS为正号 傅涯藐湘匹纲昂酌冕堡整胃带唾蓉嫂埔孝扦砌灌闸堤具贸皮簿倒磷涸北蝶第八章MIS结构第八章MIS结构 空间电荷层单位面积上的电容, 单位F/m2 以p型半导体为例, 定量地分析各种表面层的状态 空间电荷层的电容 垃毕曼咸惮瞎辫摧迁辞柏胺勒啤巍姚披取莉秆阔扎尿羔论蛀插疹挫初狸爽第八章MIS结构第八章MIS结构 (1) VG0，金属接负，半导体接正 多数载流子堆积状态 哄抬丢广屹遵帅