Lecture23 第六章 理想MOS结构表面空间电荷区.ppt

Chap.6 MOSFET Lecture 23：§6.1;Outline;MOSFET： Metal-Oxide-Semiconductor Field-effect transistor;一 结构与工作原理;源极、衬底和漏极构成两个背靠背的二极管。在不加栅压时，只能有很小的反向饱和电流通过源漏极。当栅压足够大时，栅极下面半导体会反型。;肤烬深落差尧痕汽切琳薯钻俄内卸涟诽酝凹盲嚼绊屉贡豫酌挎琶砸扬捡灶Lecture23 第六章 理想MOS结构表面空间电荷区Lecture23 第六章 理想MOS结构表面空间电荷区;二 半导体表面空间电荷区;?0为SiO2层的内建电场，QM为金属极板上的电荷，则半导体表面感应电荷为QS=－QM。在外电场的作用下，在半导体表面形成具有相当厚度（μｍ）的空间电荷区，它对电场起到屏蔽作用。空间电荷区的形成是由于自由载流子的过剩或欠缺以及杂质能级上电子浓度的变化引起的。;在空间电荷区中电场的出现使半导体表面与体内之间产生电位差，半导体表面的电势，称为表面势 。在加上电压VG时，外加电压VG为跨越氧化层的电压V0和表面势 所分摊，即有：;金属-氧比物和P型半导体的电位分布图;三 载流子的积累、耗尽和反型;设半导体体内本征费米能级为Ei0，则空间电荷区内：;可以得到：;OR;1. 载流子的积累;载流子积累;2. 载流子耗尽;单位面积下的总电荷QS为:;载流子耗尽;3. 载流子反型;;当nS=ni时，半导体表面呈现本征状态，此后，再增加 ，半导体表面就会发生反型，则有：;强反型条件;实现强反型之后，如果继续增加偏压VG，能带弯曲并不显著增加。 因为：导带电子在很薄的强反型层中迅速增加以屏蔽外电场，从而使空间电荷区的势垒高度、固定的受主负电荷以及空间电荷区的宽度基本保持不变。;强反型时相应的感生PN结耗尽层宽度为：;超过强反型以后，表面区内的空间电荷由以下条件确定：