文档介绍：第八章半导体表面与MIS结构
Semiconductor surface and metal-insulator-semiconductor structure
沈阳工业大学电子科学与技术系
重点:
表面态概念
表面电场效应
MIS结构电容-电压特性
硅-二氧化硅系统性质
金属栅电极
绝缘层
VG
VG
C0
Cs
半导体
MIS结构等效电路
MIS结构
§ 表面态
理想表面:表面层中原子排列的对称性与体内原子完全相同,且表面不附着任何原子或分子的半无限晶体表面。
晶格周期性在表面处中断或其它因素而引起的局(定)域在表面附近的电子态。理想表面上形成的表面态称为达姆表面态。
表面态:
与表面态相应的能级称为表面能级。
分布在禁带内的表面能级,彼此靠得很近,形成准连续的分布。
表面能级:
§ 表面电场效应
Effect of Surface Electric
多子积累状态
耗尽状态
反型状态
理想MIS结构
(1) Wm=Ws ;
(2)绝缘层内无电荷,且绝缘层不导电;
(3)绝缘层与半导体界面处不存在界面态;
(4)由均匀半导体构成,无边缘电场效应。
金属栅电极
绝缘层
VG
VG
C0
Cs
半导体
MIS结构等效电路
Ec
EF
EV
金属
半导体
1、空间电荷层(表面电荷层)及表面势
表面电荷层:MIS结构外加偏压之后,在绝缘层一侧的半导体表面附近形成的电荷区称为表面电荷层。
表面势(Vs):半导体表面电荷层两端的电势差称为表面势。
规定:表面电势比体内高时,Vs取正值;
表面电势比体内低时,Vs取负值。
EC
EV
Ei
EFs
VG<0
Qs
Qm
P型半导体
(1)多数载流子堆积状态
(1)能带向上弯曲并接近EF;(2)多子在半导体表面积累,越接近半导体表面多子浓度越高。
特征
(2)多数载流子耗尽状态
Qs
Qm
(1)表面能带向下弯曲;(2)表面上的多子浓度远少于体内,基本上耗尽,表面带负电。
特征
EC
EV
Ei
EFs
VG>0
x
P型半导体
xd
(3)少数载流子反型状态
Qn
Qm
(1)表面能带向下弯曲;(2)表面上的多子浓度远少于体内,基本上耗尽,表面带负电。
(1)Ei与EF在表面处相交;(2)表面区的少子数大于多子数——表面反型;(3)反型层和半导体内部之间还夹着一层耗尽层。
特征
EC
EV
Ei
EFs
VG>>0
x
P型半导体
xdm
N型半导体