Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
остается неизменным и Q увеличивается линейно со временем. В конце
концов, когда Q становится достаточно большим, чтобы существенно
уменьшить величину g, ток быстро уменьшается со временем и Q
увеличивается медленнее.
Рисунок 31,6 показывает накопленный заряд в функции времени для тех же
значений 81 " 82, ио для разных du d2 и UG. Чтобы
накопить заданную величину заряда, в данной структуре можно либо
увеличить приложенное напряжение, либо время заряда ((ширину импульса),
либо оба этих фактора. На рис. 31,в представлен накопленный заряд,
рассчитанный для механизма переноса тока,
описываемого "уравнением По сравнению с Si Ог для данного заряда
требуются меньшие напряжения на затворе. В значительной мере это связано"
с более низкой высотой барьера (1,3 в) по сравнению с Si02
(приблизительно 4 е).
Отмечено, что поле в 1(1) для значительного накопления заряда должно быть
в пределах 10' в/см. Когда внешнее напряжение на затворе снимают, поле в
1(1), обусловленное накопленным зарядом на внутреннем затворе, будет
только 10е в/см или около этого, что соответствует плотности 5 • 1012
зарядов/см2, т. е. заряду, достаточно большому, чтобы его можно было
легко определить. Так как перенос через 1(1) очень чувствителен к полю,
то обратного движения заряда нет. Фактически потерями заряда управляет
время диэлектрической релаксации сэндвич-структуры, которое очень велико.
Когда возникает необходимость быстро разрядить плавающий затвор,
необходимо приложить к внешнему затвору напряжение, примерно равное по
величине и
¦(¦54). Здесь 1(1)-20 А, пленка SisN^
U.
ч
CU
cd'
§
а)
Состояние
"открыто"
- Состояние "закрыто"
-20меек/дел
б) Ue-508, ?(= 0,5жнеек б)
¦ Состояние " закрыто"
-20мсек/дел в) UE=le06, tt = 0,5.иксек в)
Рис. 32. Экспериментальные результаты [Л. 39].
а - импульсное напряжение на затворе транзистора; б - ток исток-сток при
Uc-S0 в, с - ток исток-сток при UG=40 в.
по знаку напряже-
противоположное
нию, которое использовалось при зарядке. Очевидно, что в плавающем
затворе может быть накоплен и суммарный положительный заряд ((убыль
электронов), если подобрать подходящее по величине и продолжительности
разряжающее напряжение на затворе.
Экспериментальные результаты показаны на рис. 32. Подложка прибора-
кремний л-типа, 1 ом-см, ориентирована по плоскости
[МП- /(/) - окисел кремния толщиной 50 А, термически выращен-
О
ный в атмосфере сухого кислорода. М(1) и 1(2)-Zr (100 А) и
О
ZrC>2 i(l ООО А) соответственно. М(2) и омические контакты - алюминий,
напыленный в вакууме. Из-за относительно .большой толщины слоев изолятора
было необходимо прикладывать большое напряжение (около 50 в) и длительный
импульс (приблизительно 0,5 мксек) ¦для того, чтобы накопить требуемую
.плотность заряда (около 5Х Х'Ю12 зарядов/см2). Сначала к электроду'
затвора прикладывается положительный импульс в 50 е, а через '60 мсек -
отрицательный импульс в 50 в '(:рис. 32,я). Затем цикл повторяется, как
видно из рис. 32,6; когда прикладывается положительный импульс, в
платающем затворе накапливается значительный заряд, так что поверхность
кремния инвертируется, образуется проводящий канал и течет канальный ток.
Видно, что к концу 60 мсек канальный ток уменьшается очень мало. 'Когда
подается отрицательный импульс, накопленный заряд ликвидируется, так же
как и канал. Канальный ток уменьшается до его значений в закрытом
состоянии. На рис. 32,в приведены результаты для импульсов такой же
длительности, но уменьшенной амплитуды (40 в). Так как накопленный заряд
сильно зависит от амплитуды импульса, то накапливается очень небольшой
заряд, слишком малый, чтобы вызвать инверсию.
Ясно, что управляемая полем эмиссия в плавающий затвор .может быть -
вызвана подачей импульсов на электрод внешнего затвора. МДП-транзистор с
плавающим затвором может быть использован в качестве элемента памяти со
временем хранения, равным времени диэлектрической релаксации структуры.
Затвор с таким эле-. ментом памяти обеспечивает возможность непрерывного
считывания без разрушения информации i(c электродов сток - исток), причем
запись .и считывание могут быть выполнены в очень короткое время,
например в наносекундный интервал или даже меньше.
8. Действие поверхностного поля на р-п переходы и риборы с контактом
металл - полупроводник
1. Емкость и обратный ток {Л. 15]. На рис. 33,я представлен
управляемый затвором диод, в котором характеристики р-п перехода вблизи
изгиба модулируются поверхностным полем, созданным кольцевой 'МДП-
'структурой. 'Сейчас мы .рассмотрим вольт-фарадные характеристики МДП-
структуры, когда к переходу приложено напряжение if/jr, т. е. при
неравновесных условиях. 'Напряжения .на затворе и поверхностный потенциал
связаны соотношением
где Ufb - потенциал плоских зон, обусловленный разностью работ выхода и
действием поверхностного заряда. При обеднении поверхности мы приближенно
имеем:
о
QslCi+Vs,
i(;56)
(57)
Qs ~-qN aW,
(58)
