Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 1" -> 133

Физика полупроводниковых приборов Книга 1 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 1 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov11984.djvu
Предыдущая << 1 .. 127 128 129 130 131 132 < 133 > 134 135 136 137 138 139 .. 142 >> Следующая

Глубину пустой потенциальной ямы легко определить с помощью уравнений
(23), (24) и (27а), устанавливдющих связь поверхностного потенциала фз0 и
напряжения на затворе:
Отметим, что в рассматриваемой нестационарной ситуации глубина обеднения
W может существенно превышать Wт - макси-
qN ,W
VG - VFB = Vi -j- \J)S = -------------j-
% = qNAW*!2is.
(52)
(53)
43G
Глава 7
У
Рис. 37. Зонные диаграммы МОП-структуры с поверхностным каналом [56].
а - изгиб зон в состоянии глубокого обеднения (пустая яма); 6 - изгиб зон
на границе раздела Si - Si02; в - частично заполненная яма.
мальную глубину стационарного обедненного слоя. Исключив из уравнений
(52) и (53) W, получим
- У FB = (54)
Это нелинейное соотношение между поверхностным потенциалом и напряжением
на затворе иллюстрируется рис. 38. Отметим, что при одном и том же
напряжении на затворе, варьируя d или NA, можно получать различные
значения поверхностного потенциала. Так, например, при (VG - VFB) = Ю В и
NA = 1016 см-3 поверхностный потенциал уменьшается с 8,5 до 4,2 В, когда
толщина окисла возрастает от 0,1 до 0,5 мкм. Этот факт используется при
конструировании так называемых двухфазных ПЗС и для предотвращения
бокового растекания зарядовых пакетов.
При наличии сигнального зарядового пакета в потенциальной яме (Qslg Ф 0)
поверхностное электрическое поле в полупроводнике и поле в окисле
описываются соответственно выражениями
= (Qsig + qNAW)les, (55а)
(556)
МДП-структуры. Приборы с варядовой связью
431
Рис. 38. Зависимость поверхностного потенциала от напряжения на затворе
для пленки Si02 толщиной 0,1 мкм (а) и для концентрации акцепторов (б)
10" см'3 [11].
гДе Qsig - поверхностная плотность хранящегося сигнального заряда. В этом
случае для напряжения на затворе Vq вместо выражения (52) будем иметь
Va-VPB = ^f- + ^ + %. (56)
Снова воспользовавшись выражением (53), найдем
Ув - VFB = %- + + Ч>,- (57)
Решив это уравнение относительно \J)S, получим окончательно
^s=V'o + V0~(2V'oVQ+V^m, (58)
где
Vo-Va-VrB-^f-, (58а)
Ус = qNA^/Cl (586)
Зависимость поверхностного потенциала от величины хранящегося заряда
приведена на рис. 39 для трех значений напряжения на затворе [57].
Отметим, что при данных напряжениях на затворе величина г|)5 практически
линейно уменьшается с ростом величины сигнального заряда Qsig. Часто эту
зависимость интерпретируют с помощью качественных "гидравлических"
представлений о потенциальной яме емкостью Сг-, "заливаемой" сигнальным
зарядом. С увеличением Qsig верхний уровень этой "жидкости",
поверхностный потенциал, практически линейно приближается к нулю -
верхнему краю ямы (рис. 37, б).
Найдем теперь зависимость объемной концентрации электронов на границе
раздела ns = пр0 exp (qtyJkT) (электрон• см-3)
432
Глава 7
/4
10 см 3
v6-vFB = tfB
Минимальное зна чение
=2(рв -0,6 В для,
10 см'~3
Рис. 39. Зависимость поверхностного потенциала от величины сигнального
заряда и напряжения на затворе [57 J.
asig/$,10 ''заряд/(tm)2
от поверхностной плотности сигнального заряда Qs1g. Для этого сначала
запишем с помощью выражений (53) и (56) выражение для глубины обедненного
слоя в присутствии сигнального заряда:
W
V
1 +
1
(59)
Ci w ' 1 2V0
где Vg и Vo - определяются формулами (58а, б). Обратившись теперь к
выражению (11), в правой части которого в режиме глубокого обеднения
главную роль играют второе и четвертое слагаемые, можно записать
W+2f*r.y
kT \2
qL
D
kT
пР0 е<гЬя/ьт
N
D
А
Комбинируя выражения (55а) и (60), получим окончательно
1
пс
Q
Sig
2N
ql
D
(61)
где W - определяется соотношением (59). Графики этой зависимости п3 от
QSig, рассчитанные в работе [58], приведены на рис. 40. Видно, что в
интервале значений Qsig=4 * 10го-1012см"2 объемная плотность электронов
на границе раздела [увеличивается пропорционально (Qslg)3/2.
МДП-структуры. Приборы с зарядовой связью
433
Рис. 40. Зависимость объем- ,п
ной концентрации электро- <0
нов на границе с окислом от поверхностной плотности сигнального заряда и
напряжения на затворе [58].
1
^ 10
16
1017
10 ю Ю11 W1Z
asig/%' см'2
7.4.2. Основные ПЗС-структуры
Поперечное сечение типичного трехфазного ПЗС показано на рис. 41 [59].
Это устройство представляет собой полупроводниковую подложку, покрытую
однородным слоем изолятора (окисла), на котором достаточно близко друг к
другу располо-
у>2 = ЮВ (рз=5В
а
(р! 5 В (рг =ЮВ ipj=!5B
5
Рис. 41. Поперечное сечение
трехфазного ПЗС [59].
а - высокое напряжение на электроде <р2; б - высокое напряжение на
электроде ф3 (происходит перенос заряда).
434
Глава 7
Входной
затвор
Выходной
затвор
/
Входной
диод
=3 ?з
а
1? W
9{ %г ?з Об ОВ
Алюминий
Sl02
р+ п+ Si p-типа п+ р+
Рис. 42. n-Канальный прибор с зарядовой связью [11]. а - вид сверху; б -
поперечный разрез по А А'.
жены затворы - электроды переноса. На рис. 41, а представлено состояние
хранения информации, когда сигнальный зарядовый пакет находится под
средним электродом, напряжение на котором выше, чем на соседних. Процесс
Предыдущая << 1 .. 127 128 129 130 131 132 < 133 > 134 135 136 137 138 139 .. 142 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed