Концентрации инжектированных

имеющей постоянное значение концентрации легирующей примеси по объему. Возможны два основных случая: концентрация доноров Яд в n-области равна концентрации акцепторов Яд в р-области, что соответствует симметричному переходу, и Яд Ф Яд в случае несимметричного

Из 3.35, в видно, что для уменьшения значения величины UOB, а следовательно, и порогового напряжения U0 нужно уменьшать уровень легирования р-подложки. Действительно, с уменьшением концентрации акцепторов в подложке уровень ?р будет подниматься вверх, а расстояние между уровнями #г и #р — уменьшаться. Поэтому будет уменьшаться также напряжение ?/0в. которое следует приложить для образования инверсного канала.

Решение. В условиях равновесия существует компенсация зарядов: п-Ь/Уа=р-НУд, где Na и NK — соответственно концентрации акцепторов и доноров, и предполагается, что все примеси ионизированы.

где yVa и /VA—-концентрации акцепторов и доноров. В рассматриваемом случае

Влияние положительного заряда поверхностных состояний на пробивное напряжение р — п перехода сводится к утончению объемного заряда у поверхности «-полупроводника, или к образованию инверсионного n-канала на поверхности высокоомной р-об-ласти ( 2.6). Заряд поверхностных состояний Qn. c, необходимый для образования инверсионного слоя, зависит от концентрации акцепторов в р-области. Зависимость концентрации зарядов поверхностных состояний Nn. с от концентрации акцепторных примесей Na изображена на 2.7. Как видно из рисунка, для образования

т — коэффициент объединения по входу NR, Nn — концентрации акцепторов и доноров л.а> Мл.л—Д°зы легирования акцепторами и донорами Na, n — концентрация акцепторов в подложке Л^пре„ — предельная растворимость примесей

обратный ток коллекторного р-п перехода. Ток /?0 значительно больше тока /эо, так как концентрация доноров в коллекторе меньше концентрации акцепторов в базе, следовательно, концентрация дырок (неосновных но- 3.16 сителей) в коллекторе, определяющая значе-

Модифицированная п-канальная структура с самосовмещенным затвором. Транзисторы СБИС при минимальных размерах должны иметь стабильное пороговое напряжение, практически не зависящее от t/си, малые сопротивления слоев истока и стока, предпороговые токи и емкости р-п переходов при достаточно высоких напряжениях пробоя и смыкания и отсутствии инжекции горячих электронов в диэлектрик. Легко видеть, что эти требования для структуры 4.1 противоречат друг другу. Например, для увеличения напряжения пробоя надо повышать глубину залегания р-п переходов [3], а для увеличения напряжения смыкания — ее понижать. Для уменьшения сопротивлений надо иметь сильнолегированные области истока и стока, но тогда трудно обеспечить достаточно высокое напряжение пробоя. Снижение концентрации акцепторов в подложке уменьшает не только емкости р-п переходов, но и напряжение смыкания. Более совершенная (модифицированная) структура, в которой эти противоречия ослаблены, а параметры улучшены, показана на 4.12.

' терным р-п переходом и связанный с этим слоем заряд дырок, что уменьшает время рассасывания и увеличивает коэффициент передачи p/vn. Повышение концентрации акцепторов в пассивной р+-базе уменьшает заряд электронов, накапливаемых в ней при включении переключательного транзистора, снижает сопротивление пассивной базы и увеличивает (iyvn- Распределение концентраций примесей в активной области базы, создаваемое диффузией акцепторов «вверх» — из подложки (см. 7.29, в), обеспечивает ускоряющее электрическое поле для электронов, движущихся от эмиттера к коллектору, тем самым уменьшается их время пролета через базу. Напомним, что в активной базовой области переключательного транзистора со структурой, показанной на 7.20, существует тормозящее электрическое поле для электронов, движущихся от эмиттера к коллектору, что связано с инверсным (по отношению к обычным п-р-п транзисторам) включением этого транзистора. Для данной структуры Рд'п = 30...300, ^зд.р.ср = 2,5 не при Рср = 0,4 мВт, работа переключения в области малых токов инжектора Апер = 0,2 пДж.

61. Как изменится период регенерации элемента памяти (см. 9.8) при повышении: а) концентрации акцепторов в подложке в 2 раза

где р — фактор вырождения примесного уровня; р и п — концентрации дырок и электронов, см~3; NA и ND — концентрации акцепторов (атомы меди) и доноров (атомы сурьмы), атом/см3; ЕА и ED — энергетические уровни примесей меди и сурьмы в германии, эВ; k — постоянная Больцмана (& = 8,65-10~5 эВ/К); NV и NC — эффективные плотности состояний в валентной зоне и зоне проводимости, см~3, которые могут быть определены для германия по следующим формулам: для акцепторов

Метод измерения рекомбинационного излучения •основан на том, что при инжекции носителей зарядов через р-п переход в п и р областях структуры возникает рекомбинационное излучение. Зависимость интенсивности рекомбинационного излучения от концентрации инжектированных носителей можно представить в следующем виде:

Изменение заряда в р-п-переходе может быть вызвано также изменением концентрации инжектированных неравновесных носителей заряда в базе при прямом смещении р-и-пе-рехода. Отношение приращения инжектированного заряда к приращению прямого напряжения определяет диффузионную емкость p-n-перехода: Сд„ф = SQU!!X/dU. Диффузионная емкость превышает барьерную при прямом смещении p-n-перехода, однако она незначительна при обратном смещении.

Соотношения (2.6) можно рассматривать как верхние пределы концентрации инжектированных через р-«-переход носителей.

а) Диод с толстой базой. Для диода с толстой базой распределение избыточной концентрации дырок в n-области соответствует выражению (3.28). Аналогичное выражение будет и для распределения избыточной концентрации инжектированных в

о) Диод с тонкой базой. Для диода с тонкой базой распределение избыточной концентрации дырок в «-области соответствует выражению (3.30). Аналогичное выражение будет и для распределения избыточной концентрации инжектированных в р-область электронов. После интегрирования получим

Однако в большинстве случаев .сопротивление базы не является постоянным при изменении тока и расчет ВАХ сильно усложняется. Но заранее можно сказать, что при напряжениях на переходе, близких к контактной разности потенциалов, ВАХ вернее всего, не будет экспоненциальной, так как экспоненциальный ее вид прежде всего связан с экспоненциальной зависимостью концентрации инжектированных носителей заряда от напряжения.

Кроме того, при высоком уровне инжекции в базе диода около /o-n-перехода возникает электрическое поле, пропорциональное градиенту концентрации инжектированных неосновных носителей заряда (см. § 3.15). Эта составляющая электрического поля направлена навстречу встроенному полю, а ее значение может значительно превышать значение встроенного поля.

Отсюда следует, что на границах перехода концентрации инжектированных неосновных носителей увеличиваются в зависимости от внешнего напряжения U по экспоненциальному закону.

Уровень инжекции. Для определения относительного изменения концентрации инжектированных неосновных носителей на границах перехода используют специальную величину, называемую уровнем инжекции:

При переключении напряжения с прямого на обратное обратный ток достигает значительной величины, определяемой лишь объемным сопротивлением базы, достаточно малым в этот момент из-за большой концентрации инжектированных носителей. В течение интервала ?4 — te обратный ток остается практически неизменным, так как не меняются градиенты концентрации дырок у границы перехода и у базового вывода (кривые 4—6 на 11-9, е). В дальнейшем наблюдается снижение концентрациирп до нуля (в результате экстракции дырок через переход и ток гд постепенно уменьшается до стационарного значения.

При переключении напряжения с прямого на обратное рассасывание избыточной концентрации инжектированных носителей в базе за счет диффузии и рекомбинации происходит не мгновенно. Этот процесс характеризуется параметром tBOC — временем восстановления обратного сопротивления, диода. Это время измеряют от момента /?а — переключения напряжения с прямого на обрат-