Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
частоту <вт и вновь записать уравнение .(26) в виде
Act =jftAn,;p п+qncA\x ",
где tic - плотность электронов проводимости.
Крутизна в области насыщения тогда выражается как
(24)
Zp-nPi (UG
gm = 1 -
где
gm ( W) = go
где
go - ''-I'll (nf ?>) CJL\
(26a)
tg 8 К + w2) (w, + fw2) + ш2
(266)
Из этих уравнений получаем для двух крайних случаев:
(27)
И gm (СО гоо) -go.
(28)
т. е. о
тогда
Уравнение (28) -графически представлено на |рис. 8,6 (сплошная кривая).
.Будет наблюдаться -сдвиг пиковой -частоты при смещении по постоянному
току н при изменении температуры. (При -р=0 получаем:
(0т "а Гсо, (со, + cog), (29)
¦п будет возрастать при возрастании напряжения на затворе, как titD
падает с возрастанием напряжения затвора. Из
уравнений (23) и (29) видно, что энергия активации, выведенная на основе
графического изменения (от от 1 /Г, должна изменяться от Et (энергия
ионизации ловушек) при высокой температуре до Etl2 при более низкой
температуре. Это наблюдается экспериментально на тонкопленочных
транзисторах из CdS. Результаты, полученные на стадии эксперимента прн
различных температурах, также графически представлены на рис. 8,6.
Экспериментальные результаты достаточно хорошо согласуются с теорией {Л.
12]. Изменение крутизны от температуры показано на рис. 9-на примере
тонкопленочных транзисторов из CdS. Подобное поведение объясняется
присутствием ловушек, а также изменением подвижности. Очевидно, что
представленные графически результаты объясняются наличием нескольких
уровней захвата.
Центры захвата в диэлектрик могут создавать дополнительные эффекты дрейфа
и нестабильности в тонкопленочных транзисторах (TFT). Кинетика переноса
носнтелй дается тем же выражением, что и в уравнении (14), где Nt и nt -
tgB/tg6m Ч-vj - Теория
о/ То о Эяспе-
° / (c)/ \оэ римент
о(c) / - ор/ V ОУ
^ J \о 1
0,01 0,1
1
<"/lOn
б)
10
100
Рис. 8. Зависимость крутизны на переменном токе от частоты. а - (слабые
сигналы) от частоты р =
; б - от типэвэй ча-
стоты и экспериментальные результаты частотной зависимости для CdS
тонкопленочного транзистора (TFT) [Л. 12].
полная плотность ловушек и число заполненных ловушек в -диэлек-трике.
Плотность tit выражется теперь уравнением [Л. 13]
и, - Nc ехр
Е(х)
kT
(30)
где Esc, "ак показано на рис. 10,а,-разность энергий между зоной
проводимости и уровнем Ферми на границе .раздела, а Е(х) - раз-
о,о58эв
0,014 Эв ¦-------Д./,
0,013 Эв
0.061 эв
0,17эв\ 0,34 эв
0,083эв
0,018 эв
0,030эв
0,016 эв
е
bi
сГ
5:
3
?
=>5
?
Сп(х)=Сп(0) ехр (-ах),
ность энергий между уровнем захвата и уровнем Ферми в полу' •проводнике:
Б(х)=Е4(* о-х)/х0], (31)
где Es - разность энергий при х=0.
Е(х)-величина отрицательная при х>х0. В процессе дрейфа будут заполняться
преимущественно ловушки при лг>л:о- Если механизм пепеноса носителей
заряда к ловушкам осуществляется туннелированием, тогда сечение захвата
сп записывается в следующем виде:
(32)
где а А (0) - сечение захвата на границе раздела. Постоянная а зависит от
высоты барьера и эффективной массы носителей заряда. Подставляя уравнения
(30)-(32) в уравнение (14) и интегрируя в зависимости от t, получают
концентрацию заполненных ловушек за время t и на расстоянии х (Л. 13]:
Рис. 9. Изменение крутизны в зависимости от температуры для CdS
тонкопленочного транзистора (Мик-сик и др. [Л. 19]).
j Знергетичес-^>\кцй уровень 1 ловушки
Рис. 10. Зонная диаграмма и распределение ловушек. а - энергетическая
зонная диаграмма на границе раздела между CdSa и А1203; б - распределение
ловушек в диэлектрике как функция расстояния [Л. 13].
rtf (x, о = -"СЦ* {1 - ехр [-/0"(0) v ("с + /г,) ехр (-
ах)]} =
"с "Г п\
где
(33)
Характер распределения ловушек, выражаемый уравнением (33), графически
показан на рис. .10,6. При х=х0 концентрация заполненных ловушек быстро
возрастает до Nt вследствие зависимости х от П\ 'При х=хос величина
быстро падает до нуля. Теперь можно аппроксимировать имеющееся
распределение [уравнение (33)] прямоугольной заштрихованной областью
1(,рйс. -10,6) и получить для полного числа Ne носителей на 1 см3,
переносимых в диэлектрик за время t, следующее выражение:
Когда Ne измеряется в промежутке времени между tD и t, по-г лучаем:
Поскольку колебания проводимости До сравнительно невелики, До почти
пропорциональна Ne. Поэтому можно полагать, что при данных Uo и Uв ток
стока должен падать, а временная зависимость этого затухания будет
логарифмической.
Экспериментальные результаты [Л. 13) для CdSe тонкопленочных транзисторов
хорошо согласуются с вышеописанной моделью, в которой предполагается
туннелирование носителей заряда из канала к ловушкам в диэлектрике.
Экспериментально установлено.
что l/d-ЗА, а хо<60А, что -оправдано для модели туннелирования.
Из рассмотренного следует, что из-за высоких плотностей ловушек в
полупроводнике, диэлектрике и на границе раздела процессы переноса в
тонкопленочных транзисторах '(.TFT) являются весьма сложными. Для того
