Полупроводника существует

Изменение потенциала по глубине х полупроводника происходит по экспоненциальному закону: <р = ф0 ехр [ — x/Lr>]. Глубина проникновения электрического поля в полупроводник, LD, называется дебаевской длиной и. определяется из уравнения

Светодиоды содержат p-n-переход, который смещается внешним напряжением в проводящем направлении. При прохождении через диод прямого тока в прилежащих к переходу областях полупроводника происходит интенсивная рекомбинация носителей зарядов — злектро-

Например, для арсенида галлия Д?р = Д? и излучение из переходов на основе этого полупроводника происходит на длине волны около 0,8 мкм. Переходы из фосфида галлия и карбида кремния излучают видимый свет в диапазоне от голубого до красного цвета. Для этих переходов

Резисторы. Создание интегральных резисторов, представляющих собой тоцкий (порядка 3 мкм) слой полупроводника, происходит по планарной технологии в процессе диффузии примеси в островки подложки или эпитаксиального слоя одновременно с формированием транзисторов и диодов в других островках подложки. Такие резисторы называют диффузионными. Изоляция диффузионных резисторов от других элементов и подложки осуществляется так же, как и в интегральных транзисторах,— с помощью запертого р-/г-перехо-да.

При приложении внешнего электрического поля перпендикулярно поверхности полупроводника происходит изменение электростатического потенциала поверхности, объемного заряда, поверхностной проводимости и емкости, причем Qn становится отличным от нуля.

Вследствие комплексного характера показателя преломления (6.7) при отражении волны от поверхности полупроводника происходит изменение амплитуд и фаз параллельной />- и перпендикулярной s-компонент вектора электрического поля. Эллиптическая поляризации отраженной волны характеризуется двумя параметрами: А и хз. Первый из них равен относительной разности фаз

Механизм записи информации в транзисторе, изображенном на 3.16, следующий. На сток транзистора подается отрицательное напряжение, при котором р+ — п переход у стока смещается в обратном направлении. При достаточно большой амплитуде напряжения на стоке в обедненном слое полупроводника происходит лавинное умножение носителей. В момент развития лавины электроны в обедненном слое приобретают энергию, достаточную для инжекции в окисел.

Прямая ветвь ВАХ. Ток рекомбинации. В области р-п-перехода, как и в нейтральных областях полупроводника, происходит рекомбинация носителей. Электроны п-облас-ти, обладающие достаточной энергией, могут попасть в обедненный слой и рекомбинировать там с дырками, приходящими из р-области ( 2.10). При этом электроны уходят из «-области, а дырки— из р-области. Вследствие такого движения носителей возникает дополнительный прямой ток, называемый током рекомбинации. Полный прямой ток р-л-перехода складывается из тока инжекции /инж, опредляемого из (2.12), и тока рекомбинации /рек. Следовательно, в реальном p-n-переходе прямой ток больше, чем в идеализированном.

этого случая. Искривление зон энергетической диаграммы полупроводника происходит в противоположную сторону. Обогащенный приконтактный слой имеет низкое сопротивление при любой полярности внешнего напряжения, приложенного к переходу. Поэтому подобные контакты не обладают выпрямляющими свойствами и могут быть использованы для создания омических переходов в полупроводниковых приборах и микросхемах, необходимых для присоединения тех или иных элементов к внешней цепи.

При положительном заряде поверхности /г-полупроводника происходит обогащение поверхностного слоя электронами, причем тем большее, чем сильнее изгиб зон -ф8 ( . ' 8.31, в)." Поэтому с увеличением изгиба зон поверхностная проводимость увеличивается.

В связи с этим имеются существенные отличия в степени уменьшения концентрации носителей тока в полупроводнике при экстракции или эксклюзии и в области объемного заряда р—«-перехода при обратном смещении. Из области объемного заряда обратно-смещенного р—«-перехода вытягиваются практически все носители тока, и концентрацию можно считать равной нулю; при этом с ростом напряжения ширина области объемного заряда увеличивается. Одновременно в прилегающей части полупроводника происходит экстракция носителей тока. Поскольку обратный ток р+—«-перехода состоит в основном из потока дырок из n-области в р+-область, то максимальное обеднение наступит, когда все дырки (неосновные носители в «-области) вытянуты. Так как электронейтральность объема /(-полупроводника должна сохраняться, то концентрация электронов уменьшится на ту же величину, т. е. станет равной

трехзондовой схемы измерения не требуется, чтобы зонды были идентичными. Существует, однако, несколько причин, по которым сопротивление реальной структуры металл — полупроводник может отличаться от сопротивления растекания идеализированной структуры. Из-за разности работ выхода полупроводника и металла в приконтактной области полупроводника существует обедненный или обогащенный слой, который влияет на сопротивление структуры. Обычно контакт металл — полупроводник неомичен, и при протекании через него электрического тока сопротивление контакта возрастает за счет сопротивления обратносмещенного запирающего слоя или уменьшается вследствие инжекции носителей заряда при прямом смещении. Из-за малой площади контакта электрическое поле в приконтактной области может быть достаточно большим, что приводит к уменьшению подвижности носителей заряда. По этой же причине может происходить заметный электрический нагрев приконтактной области, сопровождающийся изменением удельного сопротивления полупроводника и образованием термо-ЭДС. Перечисленные явления нарушают основные предположения об однородности полупроводника и омичности контакта, с учетом которых проведено вычисление сопротивления растекания. Поэтому трудно ожидать, что реальное сопротивление растекания структуры будет достаточно точно соответствовать значению (1.22).

Как следует из энергетической диаграммы ( 7.2), между металлом и легированной приповерхностной областью полупроводника существует потенциальный барьер ф6. Вследствие того, что эта область легирована сильно, обедненный слой вблизи барьера достаточно тонок, барьер становится как бы прозрачным и для пропускания тока через контакт необходимо очень малое падение напряжения (явление туннелиро-

Если на поверхности полупроводника существует большой поверхностный заряд, совпадающий по знаку с зарядом основных носителей в базе диода, то такой поверхностный заряд отталки-

Принцип действия. На 13-3 полевой транзистор включен по схеме с общим истоком. Предположим вначале, что напряжения между электродами транзистора равны нулю. На границах р-об-ластей с и-кристаллом полупроводника существует электронно-дырочный переход, ширина запирающего слоя в котором определяется выражением (10-24). Поперечное сечение суженной

Принцип действия. На 13-3 полевой транзистор включен по схеме с общим истоком. Предположим вначале, что напряжения между электродами транзистора равны нулю. На границах р-об-ластей с и-кристаллом полупроводника существует электронно-дырочный переход, ширина запирающего слоя в котором определяется выражением (10-24). Поперечное сечение суженной

Распределение зарядов в разных случаях может быть различным. Проанализируем некоторые из них. Слой положительных зарядов в окисле вызывает образование слоя отрицательных зарядов на поверхности кремния. Подвижные электроны вытягиваются из объема полупроводника р-типа, где они являются основными носителями заряда, и концентрируются вблизи границы раздела диэлектрик— полупроводник. Однако электроны не могут преодолеть границу раздела, поскольку их энергия для этого недостаточна. Непосредственно под границей раздела они образуют проводящий инверсный слой n-типа. Последующие электроны, которые притягиваются слоем положительных зарядов, рекомбинируют в объеме материала, и в результате возникает область ионизированных акцепторных атомов, или обедненный слой. Поскольку обедненный слой состоит только из ионов и в нем нет подвижных носителей заряда, область, расположенная под инверсным слоем, не обладает электропроводностью. При дальнейшем удалении от поверхности пластины, все большую роль начинают играть объемные свойства полупроводникового материала р-типа. Очевидно, что между инверсным и обедненным слоями, а также между обедненным слоем и объемом полупроводника существует размытая граница, а резкой является лишь граница раздела полупроводник — диэлектрик, отделяющая инверсный слой л-типа от положительного заряда ионов в слое окисла.

Таким образом, для поверхности полупроводника характерно нарушение периодичности кристаллической решетки. При этом изменяется и структура зон. На поверхности полупроводника существует система дискретных или непрерывно распределенных энергетических уровней, происхождение которых связано в основном с адсорбцией примесей атомов или ионов, плотность этих уровней может быть произвольной. При достаточно высокой концентрации прверхностные уровни могут расщепляться в зону.

Таким образом, у поверхности полупроводника существует область, электрические свойства которой определяются не объемными концентрациями примеси, а величиной поверхностного заряда. В этой области концентрация носителей может существенно отличаться от объемной концентрации. Наличие такой области оказывает существенное влияние на многие свойства полупроводника: электропроводность, работу выхода, фото-э. д. с. и др., а также на параметры приборов.

Качественно это можно понять из следующих соображений. В термогенераторах стремятся получить наибольший перепад температур между горячим и холодным концами полупроводника при возможно меньшей затрате тепловой энергии. Чем ниже теплопроводность полупроводника, тем больше, следовательно, величина термо-э. д. с. При этом уменьшать теплопередачу от горячего конца к холодному за счет удлинения полупроводника нельзя, так как при этом будет увеличиваться внутреннее сопротивление термогенератора и к. п. д. будет падать. По этой же причине выгодно иметь максимальную удельную электропроводность а полупроводника. Так как с увеличением степени легирования полупроводника а падает, а К и а растут, то для каждого полупроводника существует оптимальная степень легирования, обеспечивающая максимальную величину а2а//(, а следовательно, и к. п. д.

Предложенная модель основана на положении, согласно которому ток через область такого металлического осаждения модулируется изменением заселенности соседнего рекомбина-ционнр-генерационного центра. Представим себе дефект находящийся в металлургическом р—я-переходе, на поверхности или в объеме полупроводника, как это показано на рис 7 10 а dror дефект находится в переходе, соединяющем я- и р-'обАа-сти далее Хсу с сотр. считали, что между осадком металла и я-орластью полупроводника существует большой потенциальный барьер, который действует как выпрямляющий контакт а потенциальный, барьер между; металлом и р-областью полу-