1tom168

7. ELEKTRONIKA 338

°)	p ©i^ ^n 4©
	-+© ©Zs. Ha -'V-© Md

b) _!_:_1_
Tb
	B
!^b
!□	i
_	B 1

Rys. 7.9. Złącze p-n skokowe niespolaryzowane: a) prądy dyfuzyjne dziur i elektronów: b) powstawanie obszaru opróżnionego z ruchomych nośników, tzw. obszar ładunku przestrzennego o szerokości: w: c) rozkład gęstości ładunku przestrzennego jonów nieruchomych o{x), N_a = N_d, przy czym £ — wewnętrzne pole elektryczne, U_bp — napięcie bariery potencjału; d) charakterystyka złącza p-n spolaryzowanego (wzór 7.18)

Polaryzacja złącza (diody) w kierunku przewodzenia (warstwa p, zwana anodą, dodatnia względem warstwy n — katody) obniża U_bp, powodując przepływ prądu opisany równaniem diody idealnej

r = /o(cx Pjr-i)    <⁷-¹⁸)

przy czym: /„ — prąd wsteczny (polaryzacja zaporowa), tzw. nasycenia przy V — cc; U_T = kT/q — potencjał termiczny, np. krzemu U_T — 26 mV w T= 300 K.

Złącze m-s (ang. metal-semiconducior) jest to powierzchnia graniczna styku ciał o bardzo różnej przewodności (rys. 7.10). Właściwości złącza m-s zależą od pracy wyjścia elektronów z metalu i półprzewodnika oraz od typu przewodnictwa półprzewodnika.

+/f

Praca wyjścia jest różnicą energii poziomu Fermiego W_F i energii elektronu w próżni (w nieskończoności) —jest to bariera potencjału <P_{m s} = 10^-20 eV. Możliwe przypadki przedstawia tabl. 7.1.

Tablica 7.1. Bariera potencjału w różnych konfiguracjach, rodzaj złącza m-s, wg [7.5; 7.12]

Półprzewodnik typu r.	Półprzewodnik typu p
ę < <pt — złącze liniowe omowe ó" > 4>t- złącze nieliniowe prostujące	<Pm < <PS — złącze nieliniowe prostujące <t>m > ^<Pt — złącze liniowe omowe

Kontakt omowy (końcówka elementu) powstaje przez wytworzenie złącza m-p⁺-p lub _m-r~-n (kontakt metalu z silnie domieszkowanym półprzewodnikiem). Charakterystyka złącza /(Ł/) jest liniowa i symetryczna.

' Złącze prostujące m-s, zwane diodą Schottky‘ego, ma niesymetryczną i nieliniową charakterystykę I(U); jest to dioda m-n, najczęściej krzemowa.

Struktura MIS (ang. Metal-Insulator-Semiconductor) jest zasadniczym elementem unipolarnych tranzystorów i układów scalonych. W praktyce używa się skrótu MOS (ang. \tetal-Oxide-Semiconductor) od najczęściej stosowanego izolatora — dwutlenku krzemu ŚiO, (rys. 7.11). Występują w niej zjawiska przypowierzchniowe w półprzewodniku,

Rys. 7.11. Struktura MIS (ogólnie; MOS, gdy izolatorem jest Si0₂ V. a) bramka nie spolaryzowana; B podłoże (ang. Bulki I — izolator, Af — okładzina metalowa, G — elektroda zwana bramką (ang. Gale); b) bramka spolaryzowana ujemnie struktura z dodatkowymi elektrodami: D dren (ang. Drain), S — źródło (ang. Source); / warstwa akumulacyjna, czyli kanał przypowierzchniowy p; 2 — obszar neutralny, I_PS nie może płynąć; c) polaryzacja dodatnia bramki - powstawanie przypowierzchniowej warstwy zubożonej 1; d) silna polaryzacja dodatnia (wytwarza kanał n), możliwy przepływ /_w, 2 obszar zubożony, 3 — obszar neutralny

^w' wyniku działania pola elektrycznego wytworzonego na skutek doprowadzenia do elektrody G napięcia elektrycznego. W zależności od wartości i zwrotu U_CB (G — bramka, ang. Gate: B — podłoże, ang. Bulk) wystąpią cztery przypadki:

t-GB = 0;    Uob <0:    0 < U_GB < U^roy U_CB > U(to)

Przy czym 1\to) — napięcie progowe.

• u* Półprzewodniku typu p nośnikami większościowymi ruchliwymi są dziury. Oprócz nich występują nośniki mniejszościowe elektrony, o koncentracji mniejszej o kilka rzędów.

, Jsźcli U_CB = 0 lub U_0B < 0, to przy powierzchni półprzewodnika powstaje warstwa

Kumulacyjna dziur, czyli tzw. kanał przypowierzchniowy pomiędzy obszarami n ‘; złącza P- prawe i lewe są przeciwnie skierowane, wobec czego niemożliwy jest przepływ prądu kanale równolegle do powierzchni. Jeżeli 0 < U_(!B < U_m, to dziury są odpychane

22*