半導(dǎo)體物理學(xué)綱要

1、半導(dǎo)體物理總復(fù)習(xí)Semiconductor Physics2022/9/11半導(dǎo)體物理架構(gòu)圖非平衡載流子平衡載流子擴(kuò)散載流子統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體絕緣體金屬載流子能帶結(jié)構(gòu)導(dǎo)電性產(chǎn)生運(yùn)動漂移復(fù)合金 屬絕緣體半導(dǎo)體肖特基結(jié)MOSpn結(jié)半導(dǎo)體電光熱磁效應(yīng)半導(dǎo)體器件應(yīng)用2022/9/12描述半導(dǎo)體原理的基本方程 泊松方程 電荷密度(x） 連續(xù)方程 載流子的輸運(yùn)方程描述半導(dǎo)體中靜電勢的變化規(guī)律2022/9/13電荷密度(x)可動的 載流子（n, p)固定的 電離施主ND+、電離受主NA-基本步驟2022/9/14摻雜半導(dǎo)體的費(fèi)米能級熱平衡電中性條件n型p型p0+nD+=n0+ pA-n0 =nD+p0p0=pA

2、-+ n0低溫弱電離P0=0 n0 =nD+n0=0p0=pA-過渡區(qū)n0= p0+ NDp0=n0+ NA強(qiáng)電離n0 =nD+ = NDp0=pA- = NA高溫本征激發(fā)n0= p0n0= p02022/9/15必須掌握的幾個(gè)公式1 載流子濃度表達(dá)式EvEcEFEi2022/9/16強(qiáng)電離載流子濃度n型半導(dǎo)體p型半導(dǎo)體多子濃度少子濃度多子濃度少子濃度2022/9/172.平衡p-n結(jié)的載流子分布pnpp0np0nn0pn0Pnn(x)p(x)V(x)-xpxnnV(-xp)=0V(-xn)=VD2022/9/183.表面處電勢為Vs時(shí),表面載流子的濃度EvEcEFEiVsP型VB2022/9

3、/194.半導(dǎo)體的電導(dǎo)率5.電中性條件6.耗盡層2022/9/110三大理論耗盡層近似熱電子發(fā)射隧道勢壘貫穿擴(kuò)散-漂移、復(fù)合-產(chǎn)生-躍遷2022/9/111重要概念半導(dǎo)體、N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體、本征半導(dǎo)體、非本征半導(dǎo)體載流子、電子、空穴、平衡載流子、非平衡載流子、過剩載流子、熱載流子能帶、導(dǎo)帶、價(jià)帶、禁帶摻雜、施主、受主輸運(yùn)、漂移、擴(kuò)散、產(chǎn)生、復(fù)合耗盡層近似、熱電子發(fā)射、隧道勢壘貫穿2022/9/112概念的區(qū)分有效質(zhì)量、縱向有效質(zhì)量、橫向有效質(zhì)量 非平衡載流子和熱載流子 擴(kuò)散長度，牽引長度與德拜長度 歐姆接觸與整流接觸 平帶電壓與閾值電壓（對 MOS 結(jié)構(gòu)而言） 費(fèi)米能級與準(zhǔn)費(fèi)米能級復(fù)合中

4、心與陷阱中心費(fèi)米能級、化學(xué)勢、電子親和能 遷移率與擴(kuò)散系數(shù)光磁電效應(yīng) 2022/9/113基本規(guī)律的理解肖特基勢壘與PN結(jié)勢壘的異同 強(qiáng)電場下半導(dǎo)體的歐姆定律的偏離本征和摻雜半導(dǎo)體電導(dǎo)率隨溫度T的變化 強(qiáng)場下的負(fù)微分遷移率俄歇復(fù)合的特點(diǎn)半導(dǎo)體對光的吸收的主要吸收過程2022/9/114半導(dǎo)體的能帶圖(a) Germanium, (b) Silicon and (c) Gallium Arsenide2022/9/115深能級雜質(zhì)與淺能級雜質(zhì)金是硅中的深能級雜質(zhì)，形成有效的復(fù)合中心，嚴(yán)重影響少子壽命。淺能級雜質(zhì)在半導(dǎo)體中決定多數(shù)載流子的濃度，對少子的壽命影響不大。金在硅中的兩個(gè)深能級并不是同時(shí)起

5、作用的。在n型硅中,費(fèi)米能級總是比較靠近導(dǎo)帶,金的能級被電子基本填滿，所以只有受主能級EtA起作用；而在p型硅中，金的能級基本上是空的，因而只存在施主能級EtD 。2022/9/116半導(dǎo)體器件的工作溫度限制一般半導(dǎo)體器件正常工作時(shí)，載流子主要來源于雜質(zhì)電離。隨著器件溫度的上升，在保持載流子主要來源于雜質(zhì)電離時(shí)，器件性能才可不失效。為此要求本征載流子濃度至少比雜質(zhì)濃度低一個(gè)數(shù)量級。硅平面管一般采用室溫電阻率為1cm的材料，其雜質(zhì)濃度約為5x1015cm-3，根據(jù)本征載流子濃度與溫度的關(guān)系可得硅器件的極限工作溫度約為520K。2022/9/117本征載流子濃度與溫度的關(guān)系2022/9/118載流

6、子濃度平衡態(tài)下的載流子濃度非平衡態(tài)下的載流子濃度可表示為：2022/9/119不同摻雜情況下的費(fèi)米能級摻有某種雜質(zhì)的半導(dǎo)體的載流子濃度和費(fèi)米能級由溫度和雜質(zhì)濃度所決定。對于雜質(zhì)濃度一定的半導(dǎo)體，隨著溫度的升高，載流子則是從以雜質(zhì)電離為主來源過渡到以本征激發(fā)為主要來源的過程。相應(yīng)地，費(fèi)米能級則從位于雜質(zhì)能級附近逐漸移近禁帶中線處。對于n型半導(dǎo)體，費(fèi)米能級位于禁帶中線以上；而對于p型半導(dǎo)體，費(fèi)米能級則位于禁帶中線以下。雜質(zhì)濃度越高，費(fèi)米能級距離禁帶中線越遠(yuǎn)。對于電子而言，越靠近導(dǎo)帶電子能量越高；對于空穴而言，則是越靠近價(jià)帶空穴的能量越高。2022/9/120摻雜半導(dǎo)體的費(fèi)米能級熱平衡電中性條件n型

7、p型p0+nD+=n0+ pA-n0 =nD+p0p0=pA-+ n0低溫弱電離P0=0 n0 =nD+n0=0p0=pA-過渡區(qū)n0= p0+ NDp0=n0+ NA強(qiáng)電離n0 =nD+ = NDp0=pA- = NA高溫本征激發(fā)n0= p0n0= p02022/9/121一般情況下關(guān)于EF和T的方程2022/9/122硅中電子和空穴遷移率與雜質(zhì)和溫度的關(guān)系對摻雜的鍺、硅等原子半導(dǎo)體，主要的散射機(jī)構(gòu)是聲學(xué)波晶格散射和電離雜質(zhì)散射.雜質(zhì)散射使遷移率隨溫度增加而增大；晶格散射使遷移率隨溫度增加而降低。雜質(zhì)濃度較低時(shí),遷移率隨溫度升高迅速減小,晶格散射起主要作用.隨著雜質(zhì)濃度的增加，雜質(zhì)散射逐漸加

8、強(qiáng)。當(dāng)雜質(zhì)濃度很高時(shí)，在低溫范圍，遷移率隨溫度升高緩慢上升，直到很高溫度(250C)才稍有下降。說明雜質(zhì)散射直到此時(shí)才讓位于晶格振動散射為主。2022/9/123EcEFEiEv載流子濃度與能級的關(guān)系E02022/9/124費(fèi)米能級的深刻含義濃度越高費(fèi)米能級越靠近事實(shí)上，能帶與費(fèi)米能級的距離決定了載流子的濃度。EvEcEFEi費(fèi)米能級越靠近導(dǎo)帶底，說明導(dǎo)帶電子濃度越高。費(fèi)米能級越靠近價(jià)帶頂，則說明價(jià)帶空穴濃度越高。2022/9/125準(zhǔn)費(fèi)米能級當(dāng)半導(dǎo)體處于非平衡狀態(tài)時(shí)，不再存在統(tǒng)一的費(fèi)米能級。然而分別就價(jià)帶和導(dǎo)帶的電子而言，各自又基本處于平衡態(tài)，而導(dǎo)帶和價(jià)帶之間則處于非平衡態(tài)。對于非平衡態(tài)，費(fèi)

9、米能級和統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)分別對導(dǎo)帶和價(jià)帶各自仍然適用。對于非平衡態(tài)下的導(dǎo)帶和價(jià)帶分別引人導(dǎo)帶費(fèi)米能級和價(jià)帶費(fèi)米能級，稱為“準(zhǔn)費(fèi)米能級”。2022/9/126復(fù)合中心和陷阱中心復(fù)合中心：半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷可以在禁帶中形成一定的能級，對非平衡載流子的壽命有很大影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雜質(zhì)、缺陷越多，壽命越短 ，說明雜質(zhì)和缺陷具有促進(jìn)復(fù)合的作用。把促進(jìn)復(fù)合過程的雜質(zhì)和缺陷稱為復(fù)合中心，重金屬形成有效的復(fù)合中心。陷阱中心：半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷在禁帶中形成一定的能級，這些能級具有收容部分非平衡載流子的作用，雜質(zhì)能級的這種積累非平衡載流子的作用稱為陷阱效應(yīng)。把產(chǎn)生顯著陷阱效應(yīng)的雜質(zhì)和缺陷稱為陷阱中心。2022/9/

10、127表面復(fù)合實(shí)際上，少數(shù)載流子壽命值在很大程度上受半導(dǎo)體樣品的形狀和表面狀態(tài)的影響。表面復(fù)合是指在半導(dǎo)體表面發(fā)生的復(fù)合過程。表面處的雜質(zhì)和表面特有的缺陷也在禁帶中形成復(fù)合中心能級，因此，表面復(fù)合仍為間接復(fù)合。表面復(fù)合率Us：單位時(shí)間通過單位表面積復(fù)合掉的電子-空穴對數(shù)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，表面復(fù)合率與表面處非平衡載流子濃度成正比，比例系數(shù)稱為表面復(fù)合速度s。表面復(fù)合具有重要的實(shí)際意義，可以影響載流子的注入效果。2022/9/128俄歇復(fù)合載流子從高能級向低能級躍遷發(fā)生電子-空穴復(fù)合時(shí)，一定要釋放出多余的能量。如果載流子將多余的能量傳給另一個(gè)載流子，使這個(gè)載流子被激發(fā)到能量更高的能級上去，當(dāng)它重新躍遷回

11、低能級時(shí)，多余的能量常以聲子形式放出，這種復(fù)合稱為俄歇復(fù)合,其特征為伴隨著復(fù)合過程有另一個(gè)載流子的躍遷過程?？蓪⒍硇獜?fù)合分為帶間復(fù)合和與雜質(zhì)和缺陷有關(guān)的復(fù)合兩大類。在小信號情況下，俄歇復(fù)合率正比于非平衡載流子的濃度。2022/9/129歐姆接觸 整流接觸所謂歐姆接觸是指金屬與半導(dǎo)體間接觸電阻很小，不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，不會使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變。 金屬與半導(dǎo)體相接觸，在緊密接觸的金屬和半導(dǎo)體之間加上電壓時(shí)，阻擋層具有類似 p-n 結(jié)的伏-安特性，即有整流特性，則稱為整流接觸。 2022/9/130雜質(zhì)半導(dǎo)體中的非平衡少子壽命小注入時(shí)，非平衡少子的壽命取決于n0、p0、 n1

12、、p1 ，其中最大者起主要作用。對于一般的復(fù)合中心，rn=rp=r, 那么p=n=1/(Ntr)2022/9/131摻金工藝 在摻金的硅中，少子壽命與金的濃度成反比。因此，通過控制金濃度，可以在寬廣的范圍內(nèi)改變少子的壽命。少量的有效復(fù)合中心就能大大縮短少數(shù)載流子的壽命,摻金工藝已作為縮短少數(shù)載流子的壽命的有效手段而廣泛應(yīng)用。2022/9/132肖特基二極管與PN結(jié)二極管肖特基二極管與PN結(jié)二極管具有類似的電流-電壓關(guān)系，即它們都有單向?qū)щ娦?；但又有區(qū)別： 首先，就載流子的運(yùn)動形式而言，PN結(jié)正向?qū)〞r(shí)，由P區(qū)注入N區(qū)的空穴或由N區(qū)注入P區(qū)的電子都是少數(shù)載流子，它們先形成一定的積累，然后靠擴(kuò)散運(yùn)

13、動形成電流。這種注入的非平衡載流子的積累稱為電荷存儲效應(yīng)，它嚴(yán)重地影響了PN結(jié)的高頻特性。而肖特基二極管的正向電流主要是由半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子進(jìn)入金屬形成的，它是多數(shù)載流子器件，因此有比PN結(jié)更好的高頻特性。 其次，對于相同的勢壘高度，肖特基二極管的JsD 或 JsT 比PN結(jié)的反向飽和電流Js 大得多。換言之，對于同樣的使用電流，肖特基勢壘二極管將有較低的正向?qū)妷?，一般?0.3V左右。 2022/9/133強(qiáng)電場下歐姆定律發(fā)生偏離的原因主要可以從載流子與晶格振動散射時(shí)的能量交換過程來說明。在有電場存在時(shí)，載流子從電場中獲得能量，隨后又以發(fā)射聲子的形式將能量傳給晶格，穩(wěn)態(tài)時(shí)平均的說，單位

14、時(shí)間載流子從電場中獲得的能量同給予晶格的能量相同。 在強(qiáng)電場情況下，載流子從電場中獲得的能量很多，載流子的平均能量比熱平衡狀態(tài)時(shí)的大，因而載流子和晶格系統(tǒng)不再處于熱平衡狀態(tài)。此時(shí)，歐姆定律發(fā)生偏移，表明電導(dǎo)率不再是常數(shù)，隨電場而變。電導(dǎo)率決定于載流子濃度和遷移率。平均漂移速度與電場強(qiáng)度不再成正比，遷移率隨電場改變。 2022/9/134漂移遷移率和電導(dǎo)遷移率漂移遷移率：半導(dǎo)體內(nèi)部電場穩(wěn)定時(shí)，載流子具有一個(gè)恒定不變的平均漂移速度。電場強(qiáng)度增大，平均漂移速度也增大，將稱為載流子的漂移遷移率，表示單位場強(qiáng)下載流子平均漂移速度。電導(dǎo)遷移率：對等能面為旋轉(zhuǎn)橢球面的多極值半導(dǎo)體，因?yàn)榫w不同方向有效質(zhì)量不

15、同，所以引入半導(dǎo)體電導(dǎo)有效質(zhì)量mc來取代m*，這樣得到的遷移率稱為電導(dǎo)遷移率，記為c。2022/9/135強(qiáng)場效應(yīng)、耿氏效應(yīng)、異質(zhì)結(jié)窗口效應(yīng)強(qiáng)場效應(yīng)：指當(dāng)電場強(qiáng)度很強(qiáng)時(shí)，電流密度和電場強(qiáng)度關(guān)系偏離了歐姆定律，遷移率隨電場變化?？梢詮妮d流子與晶格振動散射時(shí)能量交換過程來說明。在強(qiáng)電場情況下，載流子有效溫度Te比晶格溫度 T高，載流子平均能量比晶格的大，在平均自由程不變的情況下，平均自由時(shí)間減小，因而遷移率降低。耿氏效應(yīng)：在耿氏器件兩端加上電壓后，由于器件內(nèi)局部摻雜不均勻，使器件內(nèi)場強(qiáng)處于負(fù)微分電導(dǎo)區(qū)時(shí)，就形成帶負(fù)電的電子積累層和帶正電的由電離施主構(gòu)成的電子耗凈層 ，組成空間電荷偶極層，稱為偶極疇

16、。偶極疇形成后，疇內(nèi)正負(fù)電荷產(chǎn)生一個(gè)與外加電場同方向的電場，使疇內(nèi)電場增強(qiáng)，疇外電場降低隨著偶極高場疇不斷生成、生長達(dá)到穩(wěn)定，形成耿氏震蕩，這個(gè)效應(yīng)稱為耿氏效應(yīng)。異質(zhì)結(jié)窗口效應(yīng)：用禁帶寬度不同的兩塊半導(dǎo)體構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)，并將禁帶寬度Eg1 大的半導(dǎo)體1作為光的入射面時(shí)，則半導(dǎo)體1的透射光譜與禁帶寬度Eg2較小的半導(dǎo)體2的吸收光譜組成一個(gè)較寬的光譜范圍，異質(zhì)結(jié)對光譜范圍具有很靈敏的光電特性。這一效應(yīng)在太陽能電池，光電二極管等光電器件中有著實(shí)際的應(yīng)用。2022/9/136擴(kuò)散長度，牽引長度與德拜長度擴(kuò)散長度：指非平衡載流子在復(fù)合前深入樣品的平均距離，由擴(kuò)散系數(shù)和材料非平衡少數(shù)載流子的壽命決定.牽引長

17、度：非平衡載流子在電場的作用下，在壽命時(shí)間內(nèi)所漂移的距離。德拜長度：在研究電介質(zhì)表面極化層時(shí)提出的理論上的長度，用來描寫正離子的電場所能影響到電子的最遠(yuǎn)距離。對于半導(dǎo)體，表面空間電荷所能影響到電子的最遠(yuǎn)距離，表面空間電荷層厚度隨襯底摻雜濃度、介電常數(shù)、表面電勢等許多因素而改變，但其厚度的數(shù)量級用一個(gè)特征長度德拜長度LD表示。2022/9/137電阻率隨溫度的變化對于純的本征半導(dǎo)體,電阻率主要由本征載流子濃度決定,電阻率隨溫度增加而單調(diào)地下降,這是半導(dǎo)體區(qū)別于金屬的一個(gè)重要特征。T對于雜質(zhì)半導(dǎo)體,既有雜質(zhì)電離和本征激發(fā)兩個(gè)因素,有雜質(zhì)散射和晶格散射兩種散射機(jī)構(gòu)存在。溫度很低時(shí)，本征激發(fā)可以忽略，

18、散射主要由電離雜質(zhì)決定，遷移率隨溫度升高而增大，電阻率隨溫度升高而下降。溫度較高時(shí)，雜質(zhì)已全部電離，晶格振動散射上升為主要矛盾，遷移率隨溫度升高而降低，電阻率隨溫度升高而增大。高溫及本征激發(fā)成為矛盾的主要方面時(shí)，電阻率又由本征載流子濃度決定，并隨溫度急劇下降。2022/9/138強(qiáng)場下歐姆定律發(fā)生偏離的原因載流子與晶格振動散射時(shí)的能量交換過程有電場存在時(shí),載流子從電場中獲得能量,隨后又以聲子的形式將能量傳給晶格,即主要和聲學(xué)波散射.達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),載流子與晶格系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài),具有相同的熱力學(xué)溫度。在強(qiáng)場情況下,載流子從電場中獲得的能量很多,在與晶格散射時(shí),平均自由時(shí)間縮短,因而遷移率降低.

19、由于載流子的平均能量比熱平衡狀態(tài)時(shí)的大,載流子不再與晶格系統(tǒng)保持熱平衡,此時(shí)的載流子稱為熱載流子.但是,當(dāng)場強(qiáng)進(jìn)一步增強(qiáng),載流子的能量高到散射時(shí)可以發(fā)射光學(xué)聲子,載流子從電場中獲得的能量大部分又消失,平均漂移速度達(dá)到飽和。2022/9/139vdIEIIE2IIETIIE1I1IE1I2IE2I2x104V/cm3.2x104V/cmn2n1n1n2能谷間的散射 微分電導(dǎo)Lk0.49eVEValley 2Valley 1n1n2kE二階導(dǎo)數(shù)代表曲率、一階導(dǎo)數(shù)(斜率)代表速度。有效質(zhì)量與曲率成反比、與曲率半徑成正比、速度與斜率成正比、曲率大，曲率半徑小，能谷1速度大、曲率大有效質(zhì)量小，遷移率大。

20、2022/9/140高場疇區(qū)及耿氏震蕩由于某種原因比如摻雜不均勻出現(xiàn)一個(gè)高阻區(qū),電場在此區(qū)集中,超過閾值時(shí)位于微分負(fù)電導(dǎo)區(qū)，使此區(qū)中的部分電子躍遷到高能谷中，平均漂移速度低于區(qū)外電子。由于區(qū)外電子速度較大，前端電子的快速逸出而區(qū)內(nèi)電子不能及時(shí)補(bǔ)充從而形成電子耗盡層;同時(shí)后端電子又快速推進(jìn)，而區(qū)內(nèi)電子漂移緩慢，必然在后端形成電子的積累層。這樣就形成了一個(gè)空間電荷偶極層，稱為偶極疇，簡稱疇，疇的電場方向與外電場一致，使疇內(nèi)電場進(jìn)一步加強(qiáng)，疇外電場也有所降低，因此這種偶極疇又稱高場疇。- V +-+隨著漂移的進(jìn)行,疇內(nèi)電場的不斷加強(qiáng),疇的厚度繼續(xù)增大,疇外電場也不斷降低.最終疇內(nèi)電子的漂移速度飽和,

21、疇外電子的速度也降到與之相同，疇不再增長,疇區(qū)內(nèi)外電子以相同的速度漂移。V=Edl =Ebd+(l-d)Ea2022/9/141一維n型半導(dǎo)體表面光照穩(wěn)態(tài)少子分布 n型E粒子數(shù)積累2022/9/142表面注入空穴的一維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散1 樣品足夠厚： x=0，p(0)=(p)0, 末端x=，濃度p=02 樣品厚度為W，在W端非 平衡少子被全部引出。即: x=0，p(0)=(p)0 x=W，p(W)=0 2022/9/143xP(x)P(0)穩(wěn)定光照射下的表面復(fù)合穩(wěn)定光照射在一塊均勻摻雜的n型半導(dǎo)體中均勻產(chǎn)生非平衡載流子,產(chǎn)生速率為gp,樣品一端的表面復(fù)合速度為sp，平衡空穴濃度為p0。p0n型2022

22、/9/144非平衡少子的運(yùn)動：擴(kuò)散、漂移和復(fù)合非平衡少子np擴(kuò)散區(qū)非平衡少子pn擴(kuò)散區(qū)復(fù)合擴(kuò)散擴(kuò)散復(fù)合+-+-+-漂移2022/9/145平衡p-n結(jié)的載流子分布pnpp0np0nn0pn0Pnn(x)p(x)x-xpxn2022/9/146勢壘邊界處非平衡少數(shù)載流子的濃度分布n區(qū)勢壘邊界x= xn 非平衡少子pn (xn )p區(qū)勢壘邊界x=-xp 非平衡少子np(-xp)pn(x)np(x)np(-xp)pn(xn)pn0np0-xpxnn,px0p-n結(jié)反偏時(shí)，勢壘區(qū)在強(qiáng)場下通過復(fù)合中心的載流子產(chǎn)生率就大于復(fù)合率，從而形成勢壘區(qū)產(chǎn)生電流而增大反向電流。因勢壘區(qū)寬度與反偏壓有關(guān)，所以反向飽和

23、電流隨反偏壓的增大而增大。理想p-n結(jié)因未考慮反偏勢壘區(qū)產(chǎn)生電流出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。2022/9/147突變結(jié)的勢壘電容CT2022/9/148阻擋層的整流作用外加電壓V于金屬,由于阻擋層是一個(gè)高阻區(qū),因此電壓主要降落在阻擋層上,原來半導(dǎo)體表面和內(nèi)部之間的電勢差即表面勢Vs0現(xiàn)在應(yīng)為-qVs0+V。顯然,外加電壓V與原來表面勢Vs0符號相同時(shí),阻擋層將提高,否則勢壘將下降。對于n型阻擋層而言, 由于表面勢Vs00)將使半導(dǎo)體一邊到金屬的勢壘降低, 但金屬中的電子要想進(jìn)入半導(dǎo)體所面臨的勢壘高度卻不隨是否外加電壓而變化,因?yàn)榻饘俚馁M(fèi)米能級幾乎不隨外加電壓而變化，從金屬到半導(dǎo)體的電子電流是恒定的。2022

24、/9/149表面電場效應(yīng) 反偏多子積累,正偏多子耗盡,少子反型EvEcEFEiEi=EF時(shí)，表面處導(dǎo)帶電子濃度等于價(jià)帶空穴濃度.EvEcEFEiP 型EvEcEFEiqVBEvEcEFEiEvEcEFEiEvEcEFEiEvEcEFEiEvEcEFEiqVBqVB2022/9/150Ei=EF時(shí)，表面處價(jià)帶空穴濃度等于導(dǎo)帶電子濃度.n 型EvEcEFEiEvEcEFEiqVBEvEcEFEiqVB表面電場效應(yīng) 反偏多子積累,正偏多子耗盡,少子反型2022/9/151平帶電壓 閾值電壓平帶電壓（VFB）：當(dāng)外加電壓VG = 0 時(shí)，表面勢VS = 0，表面處能帶不發(fā)生彎曲，稱作平帶狀態(tài)。由于金-

25、半功函數(shù)的不同、SiO2 層中電荷等多種因素的影響，雖然外加偏壓為零，但半導(dǎo)體表面層并不處于平帶狀態(tài)。為了恢復(fù)平帶狀態(tài)，必須在金屬與半導(dǎo)體間加一定的負(fù)電壓，抵消由于兩者功函數(shù)不同而引起的電場和能帶彎曲。這個(gè)為了恢復(fù)平帶狀態(tài)金屬上所需加的柵源電壓電壓叫做平帶電壓。閾值電壓( VT )：在MOS 結(jié)構(gòu)中，為了使半導(dǎo)體表面出現(xiàn)強(qiáng)反型，從而形成導(dǎo)電溝道所需加的柵源電壓稱為閾值電壓。2022/9/152金屬與半導(dǎo)體功函數(shù)差的影響由于金屬與半導(dǎo)體功函數(shù)的不同,即使外加偏壓為零,但半導(dǎo)體表面層并不處于平帶狀態(tài).為了恢復(fù)平帶狀態(tài), 必須在金屬和半導(dǎo)體之間施加一個(gè)恢復(fù)電壓以彌補(bǔ)因功函數(shù)差而造成的能帶彎曲, 稱之為平帶電壓