半导体器件-器件基本构件3.ppt

《半导体器件-器件基本构件3.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、半导体器件基本构件1、金属－半导体接触2、pn结二极管3、金属－绝缘体－半导体结构金属－半导体接触——目的1、掌握相关的基本概念：功函数、电子亲和势、表面势等。2、画出金属-半导体接触能带图3、知道制作欧姆接触的方法。功函数金属的功函数Wm金属的功函数表示一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到表面外的真空中所需要的最小能量。E0(EF)mWmE0为真空中电子的能量，又称为真空能级。半导体的功函数WsE0与费米能级之差称为半导体的功函数。Ec(EF)sEvE0χWsΧ表示从Ec到E0的能量间隔：称χ为电子的亲和能，它表示要使半导体导带底的电子逸出体外所需要的最小能量。

2、EnEpn型半导体：Ec(EF)sEvE0χWsEnEpp型半导体：设想有一块金属和一块非简并n型半导体，并假定金属的功函数大于半导体的功函数，即：2、接触电势差接触前：E0Ec(EF)sEvχWsEnWm(EF)m－－－+++E0Ec(EF)sEvχWsEnWm(EF)mEnEcEv(EF)seVDeΦnsWmχ接触前：接触后：金属n型半导体EWm>Ws→形成表面势垒接触电势差Φns=Wm-势垒区电子浓度比体内小得多→高阻区(阻挡层)。界面处的势垒通常称为肖特基势垒。EnEcEv(EF)seVDeΦnsWmχ金属与n型半导体接触若Wm

3、Ev(EF)seVDX-Wm能带向下弯曲。这里电子浓度比体内大得多，因而是一个高电导的区域，称之为反阻挡层。E0金属与p型半导体接触时，若Wm>Ws，能带向上弯曲，形成P型反阻挡层。金属与p型半导体接触时，若WmWs阻挡层反阻挡层Wm

4、eVs外加一个正电压V>0则势垒高度降低为eVD'=-e(Vs+V)外加一个负电压V<0，势垒高度增加Ec(EF)seΦns-e(Vs+V)eVD4、欧姆接触定义：不产生明显的附加阻抗，不会使半导体内部载流子浓度发生显著改变。技术路线设计：反阻挡层？隧道效应？半导体在重掺杂时，和金属的接触可以形成接近理想的欧姆接触。在半导体上制作一层重搀杂区后再与金属接触。Si电子亲和势4.05eV金属功函数PN结二极管——目的从能带的角度定性的理解pn结二极管的工作原理。画出pn结二极管热平衡、正反偏置的能带图。理解实际二极管与理想二极管特性的区别。正确的画出pn结二极管的电流-电压曲线。

5、明确肖特基二极管与pn结二极管的区别★PN结：PN结的形成（热平衡，理想情况）+++++++++++++++---------------载流子的扩散运动建立内电场内电场对载流子的作用扩散运动和漂移运动达到动态平衡，交界面形成稳定的空间电荷区，即ＰＮ结P区N区PN结分析导电特性的几个假设（1）外加电压全部降落在耗尽区上，耗尽区以外的半导体是电中性的，可忽略中性区的体电阻和接触电阻；（2）均匀掺杂；（3）小注入(即注入的非平衡少子浓度远小于多子浓度)；（4）耗尽区内无复合和产生；（5）半导体非简并。（6）P型区、N型区的宽度远大于少子扩散长度pn结二极管++++++++++++

6、++++------------------p型n型P型EcpEFpEvpEcnEFnEvnN型EFEcpEvpEcnEvneVD热平衡的PN结能带图施加正向电压能通过较大电流，正向导通；施加反向电压时，电流趋于饱和（很小），称PN结处于反向截至。PN结具有单向导电性门槛电压死区正向特性反向特性小电流大注入IV0.7V串联电阻实际pn结二极管电流－电压肖特基势垒二极管(SBD)和pn结二极管：1）正向导通门限电压和正向压降都比PN结二极管低（约低0.2V）。2）由于SBD是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子寿命和反向恢复问题。由于SBD的反向恢复电荷非常少，故开关速度非

7、常快，开关损耗也特别小，尤其适合于高频应用。3）SBD的反向势垒较薄，并且在其表面极易发生击穿，所以反向击穿电压比较低。由于SBD比PN结二极管更容易受热击穿，反向漏电流比PN结二极管大。金属－绝缘体－半导体结构Metal-insulator-semiconductor目的1、画出能带图。热平衡及正反偏置2、理解正反偏置时电荷的变化情况3、画出MIS结构的C-V曲线。金属绝缘体半导体+-MIS金属绝缘体p-半导体++++++++++---------------耗尽++++++++++---------