Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 1" -> 41

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 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 44 45 46 47 .. 142 >> Следующая

величин (Vbl - Vx) и (Vb2 - V2), имеющее весьма сложный вид. Однако если
отношение ?iNdi/b2ND2 - 1 и Уы (= V11 + Уьг) kT/q, то имеем [61 ]
exp[iE"L=llL]~^(y6i-n (124)
где V - полное приложенное напряжение, равное (Vi -f ]/2)-На рис. 45
приведены также идеализированные зонные диаграммы для р - "-(материал p-
типа с узкой запрещенной зоной и материал "-типа с широкой запрещенной
зоной) и р - р-гетеро-переходов в состоянии равновесия.
Переходя к вольт-амперным характеристикам гетеропереходов, рассмотрим
интересный случай, показанный на рис. 45, а. Про-
д) Условимся обозначать материал с меньшей шириной запрещенной зоны
индексом 1.
Плоскостные диоды
135
"С7
чъ 4
\&Ес
Се
Т
Ev
Л
Р
л Ег
GeN =±=^
ЛЕу Vfrz
г"Т
-Есг
'Cr
Подложка
¦Vi
п
Ga/fs
д
р р vbiz:s^~
fat
лЕг
1.
6а/is
Ес-
Ev
1 ~е
17
аЕ"
Рис. 45. Зонные диаграммы идеального изотипного п - /г-гетероперехода [61
] (а), а также идеальных р - п- (б) и р - р-гетеропереходов (в) [60].
текание тока в данном случае связано с термоионной эмиссией (подробнее
см. гл. 5), и плотность твка равна [61 ]
J = A*T>exp(-ijr) [ехР(^)-ехР(тГ-)]> (|25>
где А* - эффективная постоянная Ричардсона. Подставляя соотношение (124)
в формулу (125), получим вольт-амперную характеристику в виде
<126>
136
Глава 2
где
j - дА*ТУы ( дУы \
k Р V кТ )'
Приведенное выражение отличается от вольт-амперной характеристики
контакта металл - полупроводник множителем /0, а также характером
зависимости от температуры. Обратный ток не имеет насыщения, а при
больших значениях V линейно возрастает с напряжением. В прямом
направлении зависимость J от qVlkT допускает аппроксимацию
экспоненциальной функцией, т. е. J ~ exp (qVinkT).
2.8.2. Приборы на гетеропереходах
Успешное применение гетеропереходов в различных приборах в первую очередь
обязано эпитаксиальной технологии выращивания пленок, согласованных с
решеткой подложки. В получаемых изотипных и анизотипных гетеропереходах
практически отсутствуют состояния на границе раздела [62]. Гетеропереходы
используются также в биполярных приборах в качестве эмиттеров с широкой
запрещенной зоной (гл. 3) и в униполярных приборах с МОП-структурой (гл.
6). Наиболее важным является применение гетеропереходов в оптоэлектронных
приборах (полупроводниковых лазерах, фотодетекторах и элементах солнечных
батарей). Их характеристики подробно описаны в гл. 12-14.
В этом разделе кратко рассмотрено несколько новых конфигураций
гетеропереходов, которые также могут найти применение. На рис. 46, а
приведена униполярная структура выпрямителя [63 ], состоящего из тройного
соединения Al^Gai.* As, заключенного между двумя слоями GaAs /г-типа. За
счет изменения параметра состава х в пределах 0-0,4 ширина запрещенной
зоны AlxGai_.x As линейно увеличивается от 1,42 до 1,92 эВ, что приводит
к повышению дна зоны проводимости в такой (вари-зонной) структуре (рис.
46, б). При прямом смещении падение напряжения на слое с изменяющимся
составом уменьшает наклон потенциального барьера и вызывает возрастание
термоионной эмиссии над барьером (рис. 46, в). При обратном смещении
электроны не могут преодолеть резкую ступеньку потенциального барьера в
том месте, где пилообразная зависимость обрывается. В таких приборах
выпрямляющие характеристики наблюдались в диапазоне температур 77-300 К-
Сверхрешетками называют многослойные структуры из гетеропереходов с
типичной толщиной слоя 80-100 А, а также структуры с периодическим
изменением уровня легирования полупроводника, образующего
последовательность гомопереходов. Методом молекулярно-лучевой эпитаксии
можно получать ато-
Плоскостные диоды
137
п-GaAs
400/1
Ес-
§ V
&
Ь-г,
Лс
Ер
в

!
tvv/шт
\
.Ег
ШЯЕ*
Расстояние Рис. 46. Варизонная гетероструктура [63].
а - изменение состава вдоль структуры; б - равновесная зонная диаграмма;
в зонная диаграмма при прямом смещении.
марно ровные слои и управлять их толщиной. Упрощенная зонная диаграмма
сверхрешетки со структурой GaAs - Al^Ga^ As [64 ] приведена на рис. 47,
а. Полупроводниковые слои не легированы. Следовательно, уровень Ферми
лежит вблизи середины запрещенной зоны. Для состава с х = 0,3 различие в
ширине запрещенных зон составит ~300 мэВ. Степень легирования можно
модулировать путем одновременного введения А1 и Si (последний является
донором Al^Ga^ As) так, что кремний будет введен только в слои Al^Ga^ As.
Зонная диаграмма переменно-легиро-ваннои сверхрешетки показана на рис.
47, б. Здесь уровень Ферми переместился ближе ко дну зоны проводимости.
Так как край зоны проводимости в GaAs лежит ниже, чем донорные уровни в
AsvGa!_* As, электроны с донорных атомов перейдут в область GaAs. В
результате все подвижные носители окажутся в слоях GaAs, а ионизированные
атомы донорной примеси (в слоях AsAGa!_x As) будут пространственно
разделены. Плотность электронов в каналах GaAs намного превысит плотности
нейтральных и ионизированных примесных центров рассеяния в тех же кана-
Предыдущая << 1 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 44 45 46 47 .. 142 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed