Полупроводники инверсионный слой

При выполнении этого условия, т. е. в том случае, когда контактная разность потенциалов между полупроводником и металлом превосходит по величине 0,5—1 в, а по знаку соответствует обогащению полупроводника неосновными носителями, на поверхности последнего возникает так называемый инверсионный слой. Из сказанного понятно, что основные носители в объеме полупроводника и в инверсионном слое на поверхности имеют противоположный знак. Так, в разобранном выше примере основными носителями в объеме кристалла являются дырки, а основными носителями на поверхности — свободные электроны. Отсюда следует, что потенциальный барьер в слое пространственного заряда полупроводника соответствует образованию р—п перехода. Поскольку термодинамическая концентрация носителей заряда на контактной поверхности полупроводника близка к единице, то потенциальный барьер между этой поверхностью и металлом практически отсутствует. Поэтому в рассмотренном случае, так же как и в предыдущем, на границе раздела образуется потенциальный барьер простейшей формы. Вольт-амперная характеристика этого барьера совпадает с вольт-амперной характеристикой р—п перехода. Сказанное поясняется энергетической диаграммой, приведенной на рис. 50. Из диаграммы видно, что равновесная высота потенциального барьера, расположенного в слое пространственного заряда полупроводника, равна расстоянию между уровнем электрохимического потенциала и уровнем наиболее удаленной от него зоны (проводимости или валентной) в объеме полупроводника. [c.181]

Для полупроводника р-типа, покрытого слоем термического окисла, энергетические зоны также изгибаются вниз вследствие обеднения поверхности дырками (что эквивалентно обогащению поверхности электронами), ч в приповерхностном слое может возникнуть инверсионный слой п-типа (рис. 72, б). Изучение изгиба энергетических зон и области пространственного заряда удобно проводить на МОП-струк-турах (металл—оксид—полупроводник), представляющих собой конденсатор, одной из обкладок которого служит металлический электрод, напыленный на поверхность окисла, другой — полупроводниковая подложка, а слой 5102 служит диэлектриком. Емкость МОП-конден-сатора зависит от полярности и величины приложенного внешнего напряжения, поскольку первоначально существующий в системе изгиб зон может при этом увеличиваться или уменьшаться. [c.125]

Если кислород или другое электроотрицательное вещество химически адсорбируется на поверхности полупроводника л-типа, например на оксиде цинка, на германии и др., то атомы кислорода отбирают электроны от полупроводника и образуют на поверхности отрицательные ионы. Отрицательный заряд ионов кислорода может компенсироваться положительным пространственным зарядом в полупроводнике (в поверхностном барьере). Увеличение адсорбции повышает высоту барьера, из-за чего уменьшается скорость адсорбции и она ограничивается. Поглощение каждого атома кислорода уменьшает поверхностную проводимость полупроводника, так как в нем уменьшается число основных носителей заряда (число электронов). При значительной химической адсорбции кислорода на п-германии в объеме, примыкающем к поверхности, может даже возникнуть р-тип проводимости. Толщина слоя с обращенной проводимостью (инверсионный слой) достигает 1 мкм. [c.251]

Изменение концентраций дырок и электронов в области пространственного заряда, однозначно определяющее величину ф5, приводит к изменению проводимости приповерхностного слоя. Так, у поверхности полупроводника п-типа при фв<0 скапливаются электроны (обогащенный слой) и проводимость образца увеличивается. При фв>0 концентрация электронов вблизи поверхности уменьшается и проводимость образца падает (обедненный слой). Одновременно в приповерхностном слое растет концентрация дырок. При некотором значении фз концентрация дырок у поверхности начинает превышать концентрацию электронов в объеме и проводимость начинает расти (инверсионный слой). При этом изгиб зон оказывается столь большим, что валентная зона становится ближе к уровню Ферми, чем зона проводимости. [c.22]

Ранее было показано, что электрическое поле поверхностных состояний может настолько сильно изогнуть энергетические зоны у поверхности, что уровень Ферми будет лежать ниже середины запрещенной зоны и на поверхности полупроводника -типа появится инверсионный слой дырочной проводимости. Этот очень тонкий поверхностный слой р-типа образует с массой электронного германия р— -переход, который препятствует прохождению тока в обратном направлении. Анодная поляризация такого электрода соответствует подаче на р— -переход обратного напряжения, что еще больше увеличивает потенциальный барьер. [c.35]

Образование электроннодырочных переходов в таком триоде не связано с распределением донорных н акцепторных примесей в объеме полупроводника, а обусловлено различием энергетических уровней на поверхности и в глубине кристалла. Из-за наличия поверхностных состояний, принимающих электроны и локализующих их, поверхность германия приобретает отрицательный заряд, который отталкивает электроны в глубь кристалла. Вблизи поверхности образуется пространственный заряд и инверсионный слой дырочной проводимости (см. главу I). Металлический электрод, находящийся в контакте с кристаллом германия, обеспечивает хорошее соединение с поверхностным слоем. Если на металл подать отрицательное [c.155]

Сильное заряжение полупроводникового электрода. Так, при сильной катодной поляризации электрода из полупроводника и-типа область пространственного заряда представляет собой обогащенный слой (ср. рис. 9, а) согласно теории пространственного заряда, при увеличении поляризации электрода изменение скачка потенциала в обогащенном слое замедляется и в конце концов приостанавливается, в то время как изменение скачка потенциала в слое Гельмгольца, напротив, становится относительно большим. Такой же характер относительного изменения и Фд должен наблюдаться и в другом предельном случае-при образовании инверсионного слоя (рис. 9, в), например, при сильной анодной поляризации электрода из полупроводника и-типа. Вопрос об образовании инверсионного слоя на полупроводниковых электродах в реальных условиях, т. е. при протекании тока через границу раздела фаз, остается не до конца выясненным. В некоторых случаях образование инверсионного слоя, по-видимому. [c.35]

Рис. 9. Схема изгиба зон для обогащенного (в), обедненного (б) и инверсионного (в) слоев в полупроводниках п- и р-типов

Периодические изменения температуры (термоциклы) приводят к таким же последствиям, что и тренировка. Это следует из формулы (170), откуда видно, что концентрация адсорбированных молекул зависит от температуры. Явления, подобные тренировке, могут быть полностью устранены при герметизации прибора в атмосфере сухого инертного газа. В этом случае при любых условиях работы прибора на поверхности кристалла практически отсутствуют какие бы то ни было адсорбированные частицы, и параметры прибора определяются только свойствами чистой окисной пленки. В предыдущем параграфе мы видели, что атмосфера инертных газов или вакуум увеличивают значение поверхностного потенциала Фз. Поэтому в этих средах на поверхности полупроводника п типа образуется обогащенный слой, а на поверхности полупроводника р типа — инверсионный слой п типа). Последнее приводит либо к уменьшению пробивных напряжений, либо к увеличению обратных токов р—п перехода. Таким образом, атмосфера сухих инертных газов обеспечивает постоянство параметров прибора, но, как правило, не обеспечивает их оптимальных значений. [c.218]

Известно, ЧТО окислы на кремнии не восстанавливаются в процеосе электроосаждения металла на полупроводник, в противоположность окислам на германии. Тем не менее, даже на германии довольно трудно иногда создать хороший омический контакт вследствие существования на поверхности n-Ge инверсионного слоя, особенно при высоких удельных сопротивлениях материала. [c.218]