《MOS二极管》PPT课件

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1、半导体器件物理刘艳红15524755680yhliu971225@126.com7/24/20211教材MOS器件原理纳米CMOS器件甘学温黄如刘晓彦张兴编著科学出版社20047/24/20212成绩平时小考试：30平时作业：20期末考试：50授课方式每周4学时课。讲3学时。写作业或小考试1个学时请上课带教材，课上研读教材7/24/20213一、硅基MOS集成电路仍将是微电子技术的主流信息产业的产值已超过机械制造等传统产业成为第一大产业无论从发展速度还是从对人类社会的影响，都是其它产业无法比拟的。难以取代新材料方面取得的进展，不具有成为主流技

2、术的条件巨大投入形成的产业无法抛弃对硅及其衍生物的了解劝是其它材料代替不了的。知识的积累非常宝贵7/24/20214一、硅基MOS集成电路仍将是微电子技术的主流微电子技术发展空间大加工工艺水平设计水平系统结构应用领域扩展系统芯片MEMSDNA生物芯片保证产业继续发展到2030年进入成熟期，形成朝阳产业发现在的汽车业、航空业7/24/20215MOS二极管7/24/20216SiO2metalsemiconductorSiO2dOhmiccontactTheMOS二极管在半导体器件物理中相当重要，在半导体表面的理论与实验研究中是应用最为广泛的工

3、具TheMOS二极管参数？7/24/20217能带及能带图能带图是研究半导体材料及器件电学特性的有力工具。要深刻理解它、灵活运用它，至少也要能看懂它7/24/202187/24/202197/24/2021107/24/202111EcEvEgEiEFnEFp7/24/202112电场电势电子能量以半导体体内为零电势7/24/202113利用能带图研究金属半导体接触7/24/2021147/24/2021157/24/202116铯的功函数最低，1.93eV，铂的最高5.65eV7/24/202117TheIdealMOSDiodeqs费米

4、势7/24/202118理想MOS二极管a)零偏置条件下,金属半导体功函数差为零任何偏置条件下二极管中的电荷只存在在半导体表面及金属上，且二者符号相反，电量相同。氧化层中不存在电荷在直流偏置条件下，氧化层中没有电流通过，也就是说氧化层电阻无限大。d)界面态电荷密度为零7/24/202119改变栅压，半导体表面状态随之变化7/24/202120MOS在外加电压作用下，达到平衡的判据：7/24/202121Accumulation:QmQS-dxChargeDistributionxE(X)ElectricField7/24/202122EFVg

5、>0EFEvEcEiChargeDistributionE(X)xElectricFieldxwQm-ddepletion:7/24/202123inversionEFVg>0EFEvEcEiStrongInversion:7/24/202124StrongInversion:xwmQm-dQnQscChargeDistributionElectricFieldxE(x)Oncestronginversionoccurs,averysmallincreaseinbandbendingcorrespondingtoaverysmallincre

6、aseindepletion-layerwidthresultsinalargeincreaseintheQnintheinversionlayer,sothesurfacedepletion-layerwithreachesamaximum,Wm.7/24/202125isthebandbendingwithboundaryconditionsinthebulkandEFEiSemiconductorsurfaceECEvEgOxidexP-typesilicon7/24/202126表面载流子密度P型半导体表面状态空穴积累(bandsbe

7、ndupward)平带空穴耗尽(bandsbenddownward)反型强反型7/24/202127表面空间电荷区中表面势函数分布耗尽近似表面势1237/24/202128强反型判据最大耗尽层宽度表面电荷4567/24/202129阈值电压7/24/202130SurfaceChargevs.SurfacePotential7/24/202131TherelationshipbetweenWmandtheimpurityconcentrationforsiliconandgalliumarsenide,whereNBisequaltoNAfo

8、rP-typeandNDforn-typesemiconductor.DielectricconstantSi:11.7GaAs:12.97/24/202132Ca