第七章 半导体表面与MIS结构
例1 设在金属与n型半导体之间加一电压,且n-Si接高电位,金属接低电位,使半导体表面层内出现耗尽状态。
求耗尽层内电势V(x);
若表面势;外加电压5V, 施主浓度,求耗尽层厚度。设,。
思路与解:(1)根据耗尽层近似,即假设空间电荷层的电子都已全部耗尽,电荷全由已电离的施主杂质构成,设掺杂是均匀的,则空间电荷层的电荷密度,
故泊松方程可写为:
设为耗尽层宽度,则因半导体内部场强为零,有:
设体内电势为0,即 ,,积分上式得;式中时,即为。
(2)当加电压为时,表面势由Vs提高为Vs+V,
所以,外加电压为V后,
评析:半导体表面出现的耗尽层中各点的电势与离表面的距离有关,其耗尽层的厚度与表面电场有关。
例2 试导出使表面恰为本征时表面电场强度,表面电荷密度和表面层电容的表示式(设p型硅情形)。
思路与解: 当表面恰为本征时,即Ei在表面与EF重合
所以 Vs=VB
设表面层载流子浓度仍遵守经典统计。则
表面恰为本征
故
但
取对数即得:
F函数:
p型硅,且
故 ,
因此:
故:
习题:
1. 解释什么是表面积累、表面耗尽和表面反型?
2. 在由n型半导体组成的MIS结构上加电压VG,分析其表面空间电荷层状态随VG变化的情况,并解释其C-V曲线。
3.试述影响平带电压VFB的因素。