Презентации к лекционному курсу
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Контактные явления презентация
Содержание
- 1. Контактные явления
- 2. Барьер на границе металла с полупроводником (барьер Шоттки)
- 3. Работа выхода равна разности между энергией покоящегося
- 4. Контакт металл-полупроводник
- 5. Контакт металл-полупроводник
- 6. Контакт металл-собственный полупроводник
- 7. Контакт металл-электронный полупроводник
- 8. Контакт металл-дырочный полупроводник
- 9. Без смещения:
- 10. Со смещением:
- 11. Сила изображения
- 12. Сила изображения Если теперь вблизи границы раздела
- 13. Граница металл-полупроводник при приложении электрического поля (барьер для электрона)
- 14. Граница металл-полупроводник при приложении электрического поля
- 15. Прямое и обратное смещение перехода металл-полупроводник
- 16. Важно подчеркнуть, что внешнее напряжение может только
- 18. Расчет ВАХ барьера Шоттки При приложении напряжения: где - Постоянная Ричардсона
- 19. ВАХ диода Шоттки
- 20. Диод Шоттки
- 21. Диод Шоттки
- 22. ДШ характеризуются быстрой рекомбинацией инжектированных носителей (время
- 25. Контакт электронного и дырочного полупроводников
- 26. Возникновение потенциального барьера. Контактная разность потенциалов
- 27. Контакт электронного и дырочного полупроводников
- 30. Образование p-n-перехода
- 31. Перераспределение носителей, образовавшееся при контакте, и формирование
- 32. Для того чтобы рассчитать распределения концентраций свободных
- 33. Решение уравнения Пуассона
- 34. Толщина ОПЗ
- 35. Чем выше степень легирования n- и p-областей
- 36. Определение контактной разности потенциалов
- 37. Потенциальный барьер в pn-переходе тем выше, чем
- 38. Связь концентрации носителей с
- 39. Рассмотрим теперь pn-переход, к которому приложено прямое
- 40. Понижение потенциального барьера приводит к увеличению потока
- 41. Распределение носителей заряда вблизи перехода а)
- 42. Введение в полупроводник носителей заряда с помощью
- 43. Для ее нахождения в стационарном случае на
- 44. Распределение неосновных носителей в базе
- 45. Аналогичные явления происходят в p-области: сюда из
- 46. Если к pn-переходу приложено обратное смещение (минус
- 47. Чем сильнее переход смещен в обратном направлении,
- 48. Таким образом, при обратном смещении pn-перехода ток
- 49. Прямое смещение p-n-перехода
- 51. Идеальная МДП–структура Если на окисел, покрывающий
- 52. МДП-структура
- 53. МДП-структура
- 54. На границе металл-диэлектрик, диэлектрик-полупроводник, а в отсутствии
- 55. Обогащение n-тип
- 56. Обеднение n-тип p-тип
- 57. Инверсия n-тип p-тип
- 58. Допущения для «идеальной» МДП-структуры Разность работ выхода
- 59. МДП-структура
- 60. Для характеристики изгиба будем использовать понятие поверхностного
- 61. Расчет параметров
- 62. К расчету МДП-структуры (4.6) (4.7) (4.8) (4.9) (4.10) (4.11) (4.12)
- 63. Емкость барьера Шоттки
- 64. Емкость p-n–перехода
- 65. Диффузионная емкость pn-перехода
- 66. Емкость МДП-структуры
- 68. С-V-характеристики идеальной МДП-структуры
- 69. Заряды в окисле
Барьер на границе металла с полупроводником (барьер Шоттки)
Слайд 1Электронный учебно-методический комплекс
Твердотельная электроника
Контактные явления
МОСКВА
2016 НИУ «МЭИ»
Слайд 3Работа выхода равна разности между энергией покоящегося электрона в вакууме у
поверхности образца полупроводника и уровнем Ферми в данном полупроводнике.
Слайд 12Сила изображения
Если теперь вблизи границы раздела металл – вакуум имеется электрическое
поле , то выражение для энергии электрона на расстояния х приобретает вид:
Слайд 14Граница металл-полупроводник при приложении электрического поля
(барьер для электрона)
Эта функция имеет
максимум в точке хm. Его положение можно определить из условия
где в качестве обычно принимается максимальное электрическое поле в обедненной области. Контактное электрическое поле понижает высоту барьера на величину 0,01-0,04 эВ.
где в качестве обычно принимается максимальное электрическое поле в обедненной области. Контактное электрическое поле понижает высоту барьера на величину 0,01-0,04 эВ.
Слайд 16Важно подчеркнуть, что внешнее напряжение может только выпрямить границы разрешенных зон
.
Другими словами, при приложении больших прямых смещений электроны начнут «убегать» от батареи смещения и все зоны будут наклоняться.
Другими словами, при приложении больших прямых смещений электроны начнут «убегать» от батареи смещения и все зоны будут наклоняться.
Слайд 22ДШ характеризуются быстрой рекомбинацией инжектированных носителей (время жизни носителей крайне мало),
а значит и высоким быстродействием. Благодаря минимальному сопротивлению базы и отсутствию процессов накопления и рассасывания избыточных зарядов, быстродействие получается достаточно высоким: граничная частота fгр = 1010 Гц.
Слайд 31Перераспределение носителей, образовавшееся при контакте, и формирование потенциального барьера высотой
приводит к тому, что диффузионный поток основных носителей ( и ) прекращается. Энергетический барьер существует именно для основных носителей, потенциального барьера для неосновных носителей ( и ) нет
Слайд 32Для того чтобы рассчитать распределения концентраций свободных носителей в приповерхностной области
необходимо решить уравнение Пуассона, устанавливающее связь между распределением потенциала и пространственного заряда ρ(x):
Слайд 35Чем выше степень легирования n- и p-областей полупроводника, тем меньше толщина
ОПЗ. Если одна из областей легирована значительно сильнее другой, то большая часть падения потенциала приходится на высокоомную область
Слайд 37Потенциальный барьер в pn-переходе тем выше, чем сильнее легированы p- и
n-области. По мере роста температуры величина возрастает. Выражение под знаком логарифма стремится к нулю, т.е. контактная разность потенциалов с ростом температуры уменьшается.
При высоких температурах начинает доминировать собственная проводимость как в p-, так и в n-области, при этом в каждой из областей уровень Ферми стремится к середине запрещенной зоны и стремится к нулю.
При высоких температурах начинает доминировать собственная проводимость как в p-, так и в n-области, при этом в каждой из областей уровень Ферми стремится к середине запрещенной зоны и стремится к нулю.
Слайд 39Рассмотрим теперь pn-переход, к которому приложено прямое смещение Vсм (минус батареи
к n-типу, плюс – к p-типу).
Допустим, что все приложенное внешнее напряжение падает
на pn-переходе.
При прямом смещении высота потенциального барьера понижается на qVсм по сравнению с равновесным состоянием, соответственно изменяется и толщина ОПЗ:
Слайд 40Понижение потенциального барьера приводит к увеличению потока основных носителей заряда по
сравнению с равновесным состоянием. Под действием диффузионных процессов основные носители ( и ) перемещаются в соседнюю область, становясь неосновными носителями ( и ).
Образовавшийся градиент концентрации неосновных носителей приводит к появлению диффузионных токов неосновных носителей заряда, он направлен от ОПЗ вглубь полупроводника. При этом направления диффузионных токов, создаваемых и совпадают, в то время как их потоки направлены в разные стороны.
Слайд 42Введение в полупроводник носителей заряда с помощью pn-перехода при подаче на
него прямого смещения в область, где эти носители заряда являются неосновными, называют инжекцией.
Концентрация дырок в n-области вблизи контакта будет равна:
Концентрация дырок в n-области вблизи контакта будет равна:
Слайд 43Для ее нахождения в стационарном случае на границе с ОПЗ (при
) нужно вместо использовать значение
Концентрация неосновных носителей в низколегированной области (базе) зависит от концентрации носителей в высоколегированной области (эмиттере) и от напряжения смещения, приложенного к
pn-переходу
Слайд 45Аналогичные явления происходят в p-области: сюда из n- области инжектируются электроны
и концентрация избыточных электронов при x=-Wp составит:
Слайд 46Если к pn-переходу приложено обратное смещение (минус батареи к p-типу, плюс
– к n-типу), потенциальный барьер повышается на . Толщина слоя ОПЗ увеличивается:
Слайд 47Чем сильнее переход смещен в обратном направлении, тем выше потенциальный барьер,
и тем меньшее количество основных носителей заряда способно преодолеть возросший потенциальный барьер. В соответствии с этим количество неосновных носителей заряда в приконтактной области уменьшается по сравнению с равновесным состоянием, следовательно, уменьшается и количество основных носителей заряда вследствие соблюдения электронейтральности. Это явление носит название экстракции носителей заряда
Слайд 48Таким образом, при обратном смещении pn-перехода ток основных носителей заряда будет
меньше, чем при равновесном состоянии, а ток неосновных носителей заряда практически не изменится. Поэтому суммарный ток через pn-переход будет направлен от n-области к p-области и с увеличением обратного напряжения вначале будет незначительно расти, а затем стремиться к некоторой величине, называемой током насыщения Js.
Слайд 51Идеальная МДП–структура
Если на окисел, покрывающий поверхность кристалла, нанести металлический электрод
(затвор), то, изменяя его потенциал относительно объема кристалла, возможно изменять величину заряда в приповерхностной области полупроводника и, соответственно, её проводимость.
Этот эффект положен в основу целого ряда полупроводниковых устройств, среди которых самое известное – МДП-транзистор.
Этот эффект положен в основу целого ряда полупроводниковых устройств, среди которых самое известное – МДП-транзистор.
Слайд 54На границе металл-диэлектрик, диэлектрик-полупроводник, а в отсутствии диэлектрика на границе металл-полупроводник
возникает контактная разность потенциалов:
Слайд 58Допущения для «идеальной» МДП-структуры
Разность работ выхода между металлом затвора и диэлектриком,
диэлектриком и полупроводником, равна нулю.
Диэлектрик является идеальным изолятором.
В диэлектрике и на границах раздела металл-диэлектрик и полупроводник-диэлектрик нет никаких зарядов, т.е. диэлектрик не имеет дефектов.
При любых смещениях в структуре могут существовать только заряд в ее полупроводниковой части и равный ему заряд противоположного знака на металлическом электроде, отделенном от полупроводника слоем диэлектрика.
Диэлектрик является идеальным изолятором.
В диэлектрике и на границах раздела металл-диэлектрик и полупроводник-диэлектрик нет никаких зарядов, т.е. диэлектрик не имеет дефектов.
При любых смещениях в структуре могут существовать только заряд в ее полупроводниковой части и равный ему заряд противоположного знака на металлическом электроде, отделенном от полупроводника слоем диэлектрика.
