Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С.М. -> "Физика полупроводниковых приборов" -> 127

Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.

Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов — М.: Энергия, 1973. — 656 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 121 122 123 124 125 126 < 127 > 128 129 130 131 132 133 .. 228 >> Следующая

приближается к лавинному полю <§Sa, возникает ударная ионизация,
ограничивающая дальнейшее возрастание поля. Это приводит к постоянной
емкости при импульсе напряжения, превышающем напряжение пробоя. Влиянием
поверхностных состояний на величину емкости можно пренебречь, так как
постоянные времени их слишком велики.
Соотношения между приложенным напряжением U, лавинным полем gsa и
поверхностным потенциалом пробоя 4rsa (соответствующим напряжению пробоя
резкого р-п перехода, которое обсуждалось в гл. 3) могут быть выведены из
уравнения Пуассона и имеют вид:
где W-ширина слоя пространственного заряда; Ufb - напряжение смещения
плоских зон, вызываемое разностью работ выхода и поверхностными зарядами.
Так как 4/Sa= (qNr>/2es) W2, величину W можно исключить из уравнения
(60); при этом получим <[Л. 47]:
и - иРВ = -г-+ч,
qNDW
(60)
= []A2 + (t/-t/FB)-ap;
(61)
(62)
гле
а С
Таким образом, можно вывести соотношение между измеряемой емкостью и
напряжением
I (и-ирв)
(да
(63)
Экспериментальные результаты (Л. 48] показаны на рис. 40,
где (С,/С)2 отложено в зависимости от напряжения для МДП-диода (Si-SiC>2)
с di=600 А и Мв=9,3-101в см~3. При низких значе-
ниях напряжения зависимость соответствует уравнению (62). В точке
лавинного пробоя поверхность кремния пробивается; при этом достигается
постоянное поле (§,а и емкость становится постоянной. Напряжение,
превышающее лавинное, прикладывается только к слою изолятора. Значение
'Fsa (или Uв), выведенное из уравнения (61), отложено на рис. 41 в
зависимости от степени легирования кремния [Л. 48]. При слабом
легировании '(область /) слой пространственного заряда является широким,
как показано на рис. 42,а, и краевое поле является высоким. Пробой
подобного рода аналогичен краевому эффекту в р-п переходах (гл. 3); это
приводит к более низким пробивным напряжениям, чем это следует для
плоского р-п перехода [Л. 50] (сплошная линия на рис. 41). Для
промежуточной степени легирования (область II), для которо'й слой
пространственного заряда является более узким, краевой эффект отсутствует
(рис. 42,6). Пробивное напряжение соответст-
лаоин-
ногв
пробоя
Пульсирующее напряжение•
Рис. 40. Зависимость (С,-/С)2 от импульсного напряжения для МДП-диода
(структура металл-SiCfe-Si,
d-600 А, N"=9,3 ¦ 1016 саг3) [Л. 47].
Уровень легирования нремния, см~з
Рис. 41. Зависимость напряжения пробоя в кремнии от уровня легирования
[Л. 48].
Рис. 42. Схематические диаграммы, соответствующие трем областям,
показанным на рис. 4i [JL 48].
а область /: низкий уровень
легирования, широкий слой пространственного заряда, сильное краевое поле;
б - область Я: промежуточный
уровень легирования. узкий слой пространственного заряда, краевой эффект
отсутствует; в-- область ///: высокий уровень легирования, туннельный
эффект.
Линии 'электрического поля
край области пространственного заряда
б)
вует теоретическому значению для резкого р-п перехода. При очень высокой
степени легирования
(ilO18 смг3, область III) происходит туннелирование, как показано на рис.
42,в.
Так как изгиб зон здесь соответствует ширине запрещенной зоны, пробивное
напряжение равно примерно 1,1 в [Л. 48].
Рассмотренные эффекты используются для создания электролюминеснент-ных
МДП-диодов ]Л. 51].
Устройство для наблюдения эмиссии света показано на рис. 43, а. Для
образцов р-типа при приложении большого положительного напряжения зоны
полупроводника изгибаются вниз, как показано на рис. 43,6, и неосновные
носители (электроны) накапливаются на границе раздела полупроводник-
изолятор. Если резко приложить большое отрицательное напряжение, зоны
слегка изогнутся вверх (рис. 43,е); на поверхности скапливаются дырки, а
ранее генерированные электроны Диффундируют, дрейфуют в объем
полупроводника и рекомбинируют с дырками, испуская свет. Чтобы быстро
образовать неосновные носители в положительный полупериод напряжения,
необходимо использовать лавинное умножение или туннельный эффект.
Плотность заряда неосновных носителей, накопленного за положительный
период, н средний ток неосновных носителей равны [Л. 51]:
&aa);
J~Qf,
(64а)
(646)
Линии электри ческоео
X
Край области пространственного заряда
ик-преобразователь
GaAs
7ВМгу]
__У Металлический
Полупроводник
Уровень
'Перми
где <§ г - пик напряженности электрического поля в изоляторе; f -
частота.
На рис. 44,а показан наблюдаемый спектр эмиссии света для образцов GaAs
(4 • 1018
см~3), покрытых пленкой •
Si3N4 толщиной 1 ООО А. Главной причиной возникновения неосновных
носителей является здесь туннельный эффект вследствие высокой степени
легирования GaAs. На рис. 44,6 показан спектр аналогичной
МДП-структуры с более слабым легированием
Рнс. 43. Эмиссия света МДП-структурой. а - схема устройства для
наблюдения эмиссии света: б - изгиб зон вследствие большого
положительного заряда; в - изгиб зон вследствие отрицательного заряда [Л.
51].
GaAs (5 • I017 см~3). Ге-нерация неосновных носителей в этом случае
Предыдущая << 1 .. 121 122 123 124 125 126 < 127 > 128 129 130 131 132 133 .. 228 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed