Контактные явления

Содержание

Слайд 2

Барьер на границе металла с полупроводником (барьер Шоттки)

Барьер на границе металла с полупроводником (барьер Шоттки)

Слайд 3

Работа выхода равна разности между энергией покоящегося электрона в вакууме у

Работа выхода равна разности между энергией покоящегося электрона в вакууме у

поверхности образца полупроводника и уровнем Ферми в данном полупроводнике.
Слайд 4

Контакт металл-полупроводник

Контакт металл-полупроводник

Слайд 5

Контакт металл-полупроводник

Контакт металл-полупроводник

Слайд 6

Контакт металл-собственный полупроводник

Контакт металл-собственный полупроводник

Слайд 7

Контакт металл-электронный полупроводник

Контакт металл-электронный полупроводник

Слайд 8

Контакт металл-дырочный полупроводник

Контакт металл-дырочный полупроводник

Слайд 9

Без смещения:

Без смещения:

Слайд 10

Со смещением:

Со смещением:

Слайд 11

Сила изображения

Сила изображения

Слайд 12

Сила изображения Если теперь вблизи границы раздела металл – вакуум имеется

Сила изображения

Если теперь вблизи границы раздела металл – вакуум имеется электрическое

поле , то выражение для энергии электрона на расстояния х приобретает вид:
Слайд 13

Граница металл-полупроводник при приложении электрического поля (барьер для электрона)

Граница металл-полупроводник при приложении электрического поля (барьер для электрона)

Слайд 14

Граница металл-полупроводник при приложении электрического поля (барьер для электрона) Эта функция

Граница металл-полупроводник при приложении электрического поля (барьер для электрона)

Эта функция имеет

максимум в точке хm. Его положение можно определить из условия
где в качестве обычно принимается максимальное электрическое поле в обедненной области. Контактное электрическое поле понижает высоту барьера на величину 0,01-0,04 эВ.
Слайд 15

Прямое и обратное смещение перехода металл-полупроводник

Прямое и обратное смещение перехода металл-полупроводник

Слайд 16

Важно подчеркнуть, что внешнее напряжение может только выпрямить границы разрешенных зон

Важно подчеркнуть, что внешнее напряжение может только выпрямить границы разрешенных зон

.
Другими словами, при приложении больших прямых смещений электроны начнут «убегать» от батареи смещения и все зоны будут наклоняться.
Слайд 17

Слайд 18

Расчет ВАХ барьера Шоттки При приложении напряжения: где - Постоянная Ричардсона

Расчет ВАХ барьера Шоттки

При приложении напряжения:

где

- Постоянная Ричардсона

Слайд 19

ВАХ диода Шоттки

ВАХ диода Шоттки

Слайд 20

Диод Шоттки

Диод Шоттки

Слайд 21

Диод Шоттки

Диод Шоттки

Слайд 22

ДШ характеризуются быстрой рекомбинацией инжектированных носителей (время жизни носителей крайне мало),

ДШ характеризуются быстрой рекомбинацией инжектированных носителей (время жизни носителей крайне мало),

а значит и высоким быстродействием. Благодаря минимальному сопротивлению базы и отсутствию процессов накопления и рассасывания избыточных зарядов, быстродействие получается достаточно высоким: граничная частота fгр = 1010 Гц.
Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Контакт электронного и дырочного полупроводников

Контакт электронного и дырочного полупроводников

Слайд 26

Возникновение потенциального барьера. Контактная разность потенциалов

Возникновение потенциального барьера. Контактная разность потенциалов

Слайд 27

Контакт электронного и дырочного полупроводников

Контакт электронного и дырочного полупроводников

Слайд 28

Слайд 29

Слайд 30

Образование p-n-перехода

Образование p-n-перехода

Слайд 31

Перераспределение носителей, образовавшееся при контакте, и формирование потенциального барьера высотой приводит

Перераспределение носителей, образовавшееся при контакте, и формирование потенциального барьера высотой приводит

к тому, что диффузионный поток основных носителей ( и ) прекращается. Энергетический барьер существует именно для основных носителей, потенциального барьера для неосновных носителей ( и ) нет
Слайд 32

Для того чтобы рассчитать распределения концентраций свободных носителей в приповерхностной области

Для того чтобы рассчитать распределения концентраций свободных носителей в приповерхностной области

необходимо решить уравнение Пуассона, устанавливающее связь между распределением потенциала и пространственного заряда ρ(x):
Слайд 33

Решение уравнения Пуассона

Решение уравнения Пуассона

Слайд 34

Толщина ОПЗ

Толщина ОПЗ

Слайд 35

Чем выше степень легирования n- и p-областей полупроводника, тем меньше толщина

Чем выше степень легирования n- и p-областей полупроводника, тем меньше толщина

ОПЗ. Если одна из областей легирована значительно сильнее другой, то большая часть падения потенциала приходится на высокоомную область
Слайд 36

Определение контактной разности потенциалов

Определение контактной разности потенциалов

Слайд 37

Потенциальный барьер в pn-переходе тем выше, чем сильнее легированы p- и

Потенциальный барьер в pn-переходе тем выше, чем сильнее легированы p- и

n-области. По мере роста температуры величина возрастает. Выражение под знаком логарифма стремится к нулю, т.е. контактная разность потенциалов с ростом температуры уменьшается.
При высоких температурах начинает доминировать собственная проводимость как в p-, так и в n-области, при этом в каждой из областей уровень Ферми стремится к середине запрещенной зоны и стремится к нулю.
Слайд 38

Связь концентрации носителей с

Связь концентрации носителей с

Слайд 39

Рассмотрим теперь pn-переход, к которому приложено прямое смещение Vсм (минус батареи

Рассмотрим теперь pn-переход, к которому приложено прямое смещение Vсм (минус батареи

к n-типу, плюс – к p-типу).

Допустим, что все приложенное внешнее напряжение падает
на pn-переходе.

При прямом смещении высота потенциального барьера понижается на qVсм по сравнению с равновесным состоянием, соответственно изменяется и толщина ОПЗ:

Слайд 40

Понижение потенциального барьера приводит к увеличению потока основных носителей заряда по

Понижение потенциального барьера приводит к увеличению потока основных носителей заряда по

сравнению с равновесным состоянием. Под действием диффузионных процессов основные носители ( и ) перемещаются в соседнюю область, становясь неосновными носителями ( и ).

Образовавшийся градиент концентрации неосновных носителей приводит к появлению диффузионных токов неосновных носителей заряда, он направлен от ОПЗ вглубь полупроводника. При этом направления диффузионных токов, создаваемых и совпадают, в то время как их потоки направлены в разные стороны.

Слайд 41

Распределение носителей заряда вблизи перехода а)

Распределение носителей заряда вблизи перехода

а)

Слайд 42

Введение в полупроводник носителей заряда с помощью pn-перехода при подаче на

Введение в полупроводник носителей заряда с помощью pn-перехода при подаче на

него прямого смещения в область, где эти носители заряда являются неосновными, называют инжекцией.
Концентрация дырок в n-области вблизи контакта будет равна:
Слайд 43

Для ее нахождения в стационарном случае на границе с ОПЗ (при

Для ее нахождения в стационарном случае на границе с ОПЗ (при

) нужно вместо использовать значение

Концентрация неосновных носителей в низколегированной области (базе) зависит от концентрации носителей в высоколегированной области (эмиттере) и от напряжения смещения, приложенного к
pn-переходу

Слайд 44

Распределение неосновных носителей в базе

Распределение неосновных носителей в базе

Слайд 45

Аналогичные явления происходят в p-области: сюда из n- области инжектируются электроны

Аналогичные явления происходят в p-области: сюда из n- области инжектируются электроны

и концентрация избыточных электронов при x=-Wp составит:
Слайд 46

Если к pn-переходу приложено обратное смещение (минус батареи к p-типу, плюс

Если к pn-переходу приложено обратное смещение (минус батареи к p-типу, плюс

– к n-типу), потенциальный барьер повышается на . Толщина слоя ОПЗ увеличивается:
Слайд 47

Чем сильнее переход смещен в обратном направлении, тем выше потенциальный барьер,

Чем сильнее переход смещен в обратном направлении, тем выше потенциальный барьер,

и тем меньшее количество основных носителей заряда способно преодолеть возросший потенциальный барьер. В соответствии с этим количество неосновных носителей заряда в приконтактной области уменьшается по сравнению с равновесным состоянием, следовательно, уменьшается и количество основных носителей заряда вследствие соблюдения электронейтральности. Это явление носит название экстракции носителей заряда
Слайд 48

Таким образом, при обратном смещении pn-перехода ток основных носителей заряда будет

Таким образом, при обратном смещении pn-перехода ток основных носителей заряда будет

меньше, чем при равновесном состоянии, а ток неосновных носителей заряда практически не изменится. Поэтому суммарный ток через pn-переход будет направлен от n-области к p-области и с увеличением обратного напряжения вначале будет незначительно расти, а затем стремиться к некоторой величине, называемой током насыщения Js.
Слайд 49

Прямое смещение p-n-перехода

Прямое смещение p-n-перехода

Слайд 50

Слайд 51

Идеальная МДП–структура Если на окисел, покрывающий поверхность кристалла, нанести металлический электрод

Идеальная МДП–структура

Если на окисел, покрывающий поверхность кристалла, нанести металлический электрод

(затвор), то, изменяя его потенциал относительно объема кристалла, возможно изменять величину заряда в приповерхностной области полупроводника и, соответственно, её проводимость.
Этот эффект положен в основу целого ряда полупроводниковых устройств, среди которых самое известное – МДП-транзистор.
Слайд 52

МДП-структура

МДП-структура

Слайд 53

МДП-структура

МДП-структура

Слайд 54

На границе металл-диэлектрик, диэлектрик-полупроводник, а в отсутствии диэлектрика на границе металл-полупроводник возникает контактная разность потенциалов:

На границе металл-диэлектрик, диэлектрик-полупроводник, а в отсутствии диэлектрика на границе металл-полупроводник

возникает контактная разность потенциалов:
Слайд 55

Обогащение n-тип

Обогащение

n-тип

Слайд 56

Обеднение n-тип p-тип

Обеднение

n-тип

p-тип

Слайд 57

Инверсия n-тип p-тип

Инверсия

n-тип

p-тип

Слайд 58

Допущения для «идеальной» МДП-структуры Разность работ выхода между металлом затвора и

Допущения для «идеальной» МДП-структуры

Разность работ выхода между металлом затвора и диэлектриком,

диэлектриком и полупроводником, равна нулю.
Диэлектрик является идеальным изолятором.
В диэлектрике и на границах раздела металл-диэлектрик и полупроводник-диэлектрик нет никаких зарядов, т.е. диэлектрик не имеет дефектов.
При любых смещениях в структуре могут существовать только заряд в ее полупроводниковой части и равный ему заряд противоположного знака на металлическом электроде, отделенном от полупроводника слоем диэлектрика.
Слайд 59

МДП-структура

МДП-структура

Слайд 60

Для характеристики изгиба будем использовать понятие поверхностного потенциала φs

Для характеристики изгиба будем использовать понятие поверхностного потенциала φs

Слайд 61

Расчет параметров

Расчет параметров

Слайд 62

К расчету МДП-структуры (4.6) (4.7) (4.8) (4.9) (4.10) (4.11) (4.12)

К расчету МДП-структуры

(4.6)

(4.7)

(4.8)

(4.9)

(4.10)

(4.11)

(4.12)

Слайд 63

Емкость барьера Шоттки

Емкость барьера Шоттки

Слайд 64

Емкость p-n–перехода

Емкость p-n–перехода

Слайд 65

Диффузионная емкость pn-перехода

Диффузионная емкость pn-перехода

Слайд 66

Емкость МДП-структуры

Емкость МДП-структуры

Слайд 67

Слайд 68

С-V-характеристики идеальной МДП-структуры

С-V-характеристики идеальной МДП-структуры

- Предыдущая
Георгий Яковлевич Седов
Следующая -
Сигналы различных по назначению светофоров. Тема 8

Похожие презентации

Мгновенные источники тепла
Взаимодействие гамма-излучения с веществом
Оптические приборы
Радиоактивное загрязнение территории
Открытие и применение закона всемирного тяготения
Равновесие тел урок физики, 10 класс
Структура и спектрально-люминесцентные характеристики керамики Y2O3:Er
Движение по окружности
Волны Эллиотта
Аттестационная работа. Использование конструктора LEGO. Технология и физика во внеурочной деятельности
Линзы
Свойства электромагнитных излучений, спектр излучений, области их применения
Звук
Использование информационных технологий в школьном лабораторном эксперименте: определение ускорения свободного падения
Динаміка матеріальної точки та поступального руху
Транспортные системы ОФ. Расчет пирамидального бункера
Простейшие движения твердых тел
Нейтронно-физические эксперименты в физике ядерных реакторов
Биофизика и ее место в естествознании. Физическая сущность методов диагностики, применяемых в медицине и ветеринарии
Квантовая физика- раздел современной физики, в котором изучаются свойства, строение атомов и молекул, движение и взаимодействи
Решение задач. Подготовка к контрольной работе №8 по теме «Световые явления»
Гравиметрия. Гравитационное поле
Властивості рідин. Поверхневий натяг
Термодинамикалық заң
Улучшение технико-экономичиских показателей при эксплуатации судовой энергетической установки
Принцип действия и КПД тепловых двигателей
Статика. «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю!»
Материя и цвет. Свет
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть