Ефект поля: відмінності між версіями

Це необхідно враховувати при дослідженні режиму плоских зон. В режимах ''акумуляції'' та ''інверсії'' цим ефектом можна знехтувати.

 

 

3. Струм через окисел, що знаходиться на поверхні напівпровідника, відсутній. Це припущення означає, що система є рівноважна і тому можна користуватися поняття ''рівня Фермі''. Пізніше при розгляді буде введений [[квазірівень Фермі]], що дозволить врахувати нерівноважні процеси та використати отримані результати при моделюванні МДН- транзисторів.

4. Густина зарядів, локалізованих на поверхні напівпровідника та в об'ємі діелектрика, не залежить від прикладеної напруги (електричного поля). На поверхні кремнію, для якої прийняті перестороги по зменшенню та стабілізації поверхневих ефектів, ці умови виконуються.

 

 

=== Заряди та потенціали на поверхні напівпровідника ===

:<math>\frac{d^2u}{dx^2} = \frac{1}{L_D^2}[\mbox{sh} u_F - \mbox{sh} (u_F - u)], </math> (5)

 

Інтегруючи (5) від <math>x </math> до <math>x = \infty </math> та враховуючи, що при <math>x = \infty </math>, <math>u = 0 </math> та <math>\frac{du}{dx} = 0</math>, знаходимо:

 

=== Заряд інверсного шару та ефективна товщина збідненої області ===

 

 

:<math>Q_n = q\int_{0}^{x_i} n\, dx</math>.

МДН- структура - це плоска трьохшарова структура, що складається з тонкого шару ''металу'', трохи товщого шару ''діалектрика'' та товстого шару ''напівпровідника'' (метал- діелектрик/окисел- напівпровідник).

У вільній Природі не зустрічається. Звідси витоки деякої зневаги, як до самої МДН_ структури та ''ефекта поля'', пов'язані зі ''штучністю'' самої структури та явищ, що в ній спостерігаються.

 

Вперше МДН- структура була отримана на практиці в 1960 році після успішної реалізації технології ''пасивації кремнію'' Кангом та Аталлою. В рамках цієї технології МДН- структура створювалась в одному технологічному процесі: спершу поверхня кремнію окислювалась, а потім уже на окисел напилювалась металізація. Завдяки єдиному процесу, металічний електрод практично був еквідистантний поверхні розділу окисел - кремній, що забезпечувало ''однорідність'' електричного поля на всій площі МДН- структури. На основі цих МДН- структур були виготовлені перші МДН- транзистори.

=== Ємність МДН- структури ===

===Поверхнева провідність МДН- структури===

 

Найпростіший шлях обчислення поверхневої провідності полягає в знаходженні надлишкової поверхневої густини електронів та дірок <math>\Delta n </math> і <math>\Delta p </math> в функції поверхневого потенціалу. Позначаючи через <math>n_0 </math> та <math>p_0 </math> густини носіїв заряду у випадку плоских зон <math>(u = 0) </math>, можна записати:

:<math>\Delta p = \int_{u_s}^{0} \frac{n_ie^{u_F}(e^{-u} - 1)}{du/dx}\, du ; \Delta n = -\int_{u_s}^{0} \frac{n_ie^{-u_F}(e^u - 1)}{du/dx}\, du ;</math>

 

 

:<math>\Delta \sigma = q(\Delta n \mu_n^* + \Delta p \mu_p^*) = -qn_i\int_{u_s}^{0} \frac{\mu_n^*e^{-u_F}(e^{u} - 1) - \mu_p^*e^{u_F}(e^{-u} - 1)}{du/dx}\, du </math>

 

Залежність <math>\Delta \sigma(u_s) </math> для Si та Ge була обчислена рядом авторів. Тут лише варто уваги те, що величина <math>\Delta \sigma </math> для легованого напівпровідника <math>(|u_F| \gg 1),</math> має мінімум при

 

Чисельні експерименти по дослідженню поверхневої рухливості, в яких особлива увага приділялась стабільності та відтворюваності результатів, показали що в інверсних шарах значення <math>\mu_n^* </math> та <math>\mu_p^* </math> приблизно вдвічі менше ніж в об'ємі напівпровідника і не залежать від електричного поля.

 

 

== МДН- транзистори ==