Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 40

Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 2 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov21984.djvu
Предыдущая << 1 .. 34 35 36 37 38 39 < 40 > 41 42 43 44 45 46 .. 145 >> Следующая

энергетической диаграммы прибора при остаточном напряжении (рис. 28, е)
видно, что остаточное напряжение равно
Vh - УОх + + К/" (53)
где V0x - падение напряжения на окисле, - поверхностный потенциал, Vj-
напряжение на р+-"-переходе. Приведенный анализ касается случая
переключения в условиях прокола "-слоя. Тот же механизм положительной
обратной связи ответствен за переключение в условиях лавинного пробоя.
При этом напряжение переключения, определяемое выражением (52), следует
заменить на напряжение лавинного пробоя "-слоя вблизи границы раздела Si-
Si02.
В соответствии с проведенным анализом основным параметром для эффекта
переключения служит толщина слоя окисла. Этот вывод подтверждают вольт-
амперные характеристики, приведенные на рис. 29 [49]. Для слоев окисла
большой толщины (d ^ ^ 50 А) сопротивление туннелирования слишком высоко
для переключения диода при низких напряжениях (V <з 5 В). В случае очень
тонкого слоя окисла (d <3 15 А) переход может полностью сместиться в
прямом направлении еще до того, как произойдет глубокое обеднение
поверхности; следовательно, вольт-амперная
Туннельные приборы
.....
J37
Напряжение, В
характеристика прибора будет совпадать с характеристикой р-д-перехода.
Эффект переключения наблюдался только на слоях окисла промежуточной
толщины (15 А <4 d <^40 А).
9.6. ТУННЕЛЬНЫЙ мдм-диод
Туннельный диод на структуре металл-диэлектрик-металл (МДМ) представляет
собой тонкопленочный прибор, в котором электроны из первого металла могут
туннелировать через пленку диэлектрика и коллектироваться вторым
металлом. На рис. 30 (вставка) приведены основные энергетические
диаграммы симметричного МДМ-диода. Поскольку все приложенное напряжение
падает на диэлектрике, плотность туннельного тока через него в
соответствии с выражением (44) равна
У "J J Г, [F<?) - F (? + ?V)] (54)
При абсолютном нуле температуры выражение (54) принимает более простой
вид [51]
J = 70[фехр(- А ¦/ ф) - (ф + У)ехр (-А-/ ф+ У)], (55)
где
У0 = <72/ [2яh (Ad)2], А = An (М) Y2mq!ht
13#
Глава 9
у, В
Рис. 30. Зависимости туннельного сопротивления симметричной МДМ-струк-
туры от напряжения. На вставке показаны зонные диаграммы при V - 0 и при
1/> Фи [51].
а ф - средняя высота барьера над уровнем Ферми. Выражение для плотности
тока (55) можно интерпретировать как результат суперпозиции тока с
плотностью /0ф ехР (-А Кф), текущего от электрода 1 к электроду 2, и тока
с плотностью J0 (ф +
-f V) ехр (-А Кф -f- V)> текущего от электрода 2 к электроду 1.
Ниже мы используем выражение (55) для описания свойств идеальной МДМ-
структуры (рис. 30). Под идеальностью здесь понимается пренебрежение
влиянием температуры, сил изображения и проникновения поля в глубь
металлических электродов. При 0 < V < Ф0, Ad = d и ф = ф0 - V/2 плотность
тока равна
J = /0 [(фо - V/2) ехр (- А >Лро - V/2) - j
- (Фо 4- *72) ехр (- А / фо + К/2)].
(56)
Туннельные приборы
При большем напряжении (V >• ф0) имеем Ad = dy0/V и ф = = Фо/2. Тогда
плотность тока равна
J = [exp (- - (1 + 2К/Ф") ехр (- "У" у' 1 + 2VHfJg)},
(57)
g _____
где & = VId - поле в диэлектрике, а <^0 = У nq (ф0)3/2.
При очень больших напряжениях, таких, что V > (ф0 ~Ь вторым слагаемым в
квадратных скобках в выражении (57) можно пренебречь, и тогда мы получим
хорошо известную формулу Фаулера-Нордгейма, На рис. 30 приведены
результаты расчета туннельного сопротивления V/J при разных высотах
барьера и толщинах слоя диэлектрика. Отметим, что туннельное
сопротивление быстро уменьшается с увеличением приложенного напряжения.
Для идеальной асимметричной МДМ-структуры (рис. 31, вставка) в диапазоне
низких напряжений 0 < V < ф! величины Ad
и ф равны d и (фх + Фг - V)/2 и не зависят от полярности напряжения. При
этом не зависит от полярности и вольт-амперная характеристика. При
больших напряжениях (V > ф2) средняя высота барьера ф и эффективная длина
туннелирования Ad начинают зависеть от полярности. Поэтому значения тока
при различных полярностях оказываются разными. На рис. 31 приведены
зависимости туннельного сопротивления от напряжения при d = 20, 30, 40 А,
ф! = 1 В и ф2 = 2 В. Экспериментальные результаты, полученные на
структурах А1-А1203-А1 при
d - 30 А, ф] = 1,6 В и ф2 == 2,5 В, хорошо согласуются с предсказаниями
теории, основанными на выражениях (56) и (57). Однако эффективная
площадь, использованная для сравнения с экспериментальными данными, была
принята равной 1 % площади электрода [52]. Совсем иная ситуация
наблюдается для туннельных МДМ-диодов на структурах А1-Si02-Si02, где
эффективная площадь обычно равна площади алюминиевого электрода.
Относительно малые значения площади туннелирования в МДМ-диоде могут быть
объяснены статистической природой образования диэлектрических пленок на
металлической подложке [53]. Туннельный ток определяется только самыми
тонкими участками диэлектрической пленки. Из-за статистических флюктуаций
толщины пленки емкость МДМ-структуры всегда оказывается больше той,
Предыдущая << 1 .. 34 35 36 37 38 39 < 40 > 41 42 43 44 45 46 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed