07_07_金属－绝缘体－半导体和MOS反型层PN 结.ppt

07_07_金属－绝缘体－半导体和MOS反型层PN 结 —— 半导体电子论 07_07 金属－绝缘体－半导体和MOS反型层 MIS体系 —— 金属－绝缘体－半导体__MIS MOS体系 —— 金属－氧化物－半导体__MOS —— MIS结构的一种特殊形式 MOS的主要应用 1)? 绝缘栅场效应管 ___ 存储信息 2)? 集成电路 ___ 计算机RAM 3)? 电荷耦合器件 __ CCD —— 存储信号__转换信号 MIS体系的机理 金属层 —— 栅极 —— 半导体接地 氧化物 —— SiO2 ~ 100nm —— P型半导体 V 0 __ 半导体中的空穴被吸收到IS表面 表面处形成带正电荷的空穴积累层 —— P型半导体 2) V 0 __ 半导体中多数载流子 —— 空穴被排斥离开IS面 少数载流子 —— 电子被吸到表面处 3) 正电压较小 屏蔽栅极为正电压 —— 耗尽层具有一定的厚度 —— 空间电荷区 空穴被排斥 —— 在IS界面处形成负电荷的耗尽层 —— d ~ 微米量级 —— 空间电荷区存在电场 —— 使能带发生弯曲___对空穴来说形成一个势垒 表面 —— x＝0相对于体内xd的电势差 —— 表面势 Vs —— 栅极正电压增大时 表面势进一步增大 表面处的费密能级可能进入带隙的上半部 —— 半导体内部的载流子为空穴 空间电荷层 —— 反型层 —— 空间电荷区电子的浓度将超过空穴的浓度 —— 形成电子导电层 形成反型层时的能带 Ei－ 半导体的本征费密能级___EF－ 表面处的费密能级 EF在Ei之上 —— 电子的浓度大于空穴的浓度 —— 两者相等时 电子和空穴的浓度相等 EF在Ei之下 —— 电子的浓度小于空穴的浓度 形成反型层的条件 费密能级 EF ? 体内Ei 之下 ? 变成表面时Ei之上 一般形成反型层的条件 —— 表面处电子浓度增加到等于或超过体内空穴的浓度 —— 两者之差qVF满足 反型层中的电子 —— 一边是绝缘层__另一边是势垒 电子限制在表面附近能量最低的狭窄的区域 —— 沟道 P型半导体的表面反型层由电子构成 —— N沟道 N沟道晶体管 —— 在P型衬底的MOS体系中增加两个N型扩散区 —— 源区S 漏区D N沟道晶体管 1) 一般情况 —— 栅极G正电压很小 —— 只有微弱的PN反向结电流 S和D被P型区隔开 —— 即使在SD之间施加一定的电压 —— SP和DP构成两个反向PN结 2) 栅极G正电压达到或超过一定的阈值 —— 反型层将源区S和漏区D连接起来 在SD施加电压__有明显电流产生 P-Si表面形成反型层 —— 电子浓度大于体内空穴浓度 —— MOS晶体管处于导通和截止状态 —— 集成电路应用 —— 源区S和漏区D之间电流 受到栅极电压的调制 3) 通过控制栅极电压的极性和数值