中国科学技术大学物理系微电子考业 电场分布 (x) E(x=0)= -d 0 没有功函数差时，外加电压分为 两部分： 电势分布 V=Vo+ Ψ(x) X V。=6ol= C Principle of Semiconductor Devices 2023/6/3 26
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/6/3 Saturday 26 (x) -d 0 w x ox Qs x E( 0) 电场分布 -d v0 v s w x 0 (x) 电势分布 没有功函数差时，外加电压分为 两部分： V V0 s 0 0 0 C Q V d S Principle of Semiconductor Devices
中国科学技术大学物理系微电子考业 表面处载流子浓度为： ns =ne -半，幻 ps =ne 表面势分为以下几种： Ψ<0 空穴积累（能带向上弯曲） 平=0 不带条件 g>平>0 空穴耗尽（能带向下弯曲） 平=p8 本征状态ns=n,=n, 平>pg 反型（能带向下弯曲） Principle of Semiconductor Devices 2023/6/3 27
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/6/3 Saturday 27 表面处载流子浓度为: k T q S i s B n n e ( ) k T q S i B s p n e ( ) 表面势分为以下几种： s 0 空穴积累 (能带向上弯曲) 0 s 平带条件 B s 0 空穴耗尽 (能带向下弯曲) s B 本征状态 ns=np=ni s B 反型 (能带向下弯曲) Principle of Semiconductor Devices
中国科学技术大学物理系微电子考业 表面势列表 (P型衬底) Ps 栅压 表面载流子浓 表面状态 表面能带 度 Ps<0 VG<0 ns<no,Ps>Po 空穴积累 向上弯曲 0s=0 V。=0 ns =no>Ps=Po 中性表现 平带 9B>0s>0 PB>VG0 ns>no,Ps 空穴耗尽 向下弯曲 <Po 0B-0s>0 VG=φB>0 ns-Ps-ni 本征表面 向下弯曲(E与E-在 表面相交) 20B>φs>PB VG-PB ns>Ps 弱反型 向下弯曲E,在表面 内与E相交) 0s2≥20B VG>2PB n≥po>ps 强反型 向下弯曲 (E一E)体内(E一E,） 表面 Principle of Semiconductor Devices 2023/6/3 28
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/6/3 Saturday 28 表面势列表 （P型衬底） φS 栅压 表面载流子浓 度 表面状态 表面能带 φS 0 VG 0 ns n0 , ps p0 空穴积累 向上弯曲 φS =0 VG =0 ns =n0 , ps = p0 中性表现 平带 φB φS 0 φB VG 0 ns n0 , ps p0 空穴耗尽 向下弯曲 φB =φS 0 VG =φB 0 ns =ps =ni 本征表面 向下弯曲(Ei与EF在 表面相交) 2φB φS φB VG φB ns ps 弱反型 向下弯曲(Ei在表面 内与EF相交) φS ≥2φB VG ≥2φB ns ≥p0 ps 强反型 向下弯曲 (Ei—EF )体内=(EF—Ei ) 表面 Principle of Semiconductor Devices
中国科学技术大学物理系微电子考业 ·讨论： (1)表面势Φs=0时，表面与体内的电势相同， 即为平带条件。这是“表面积累”和“表 面耗尽”两种状态的分界； (2)s时，E和E-在表面处相交，表面处 于本征状态。这是“表面耗尽”和“表面 反型”两种状态的分界； (3)0s2时，是“弱反型”和“强反型” 的分界。 Principle of Semiconductor Devices 2023/6/3 29
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/6/3 Saturday 29 • 讨论： （1）表面势φS=0时，表面与体内的电势相同， 即为平带条件。这是“表面积累”和“表 面耗尽”两种状态的分界； （2）φS =φB时，Ei和EF在表面处相交，表面处 于本征状态。这是“表面耗尽”和“表面 反型”两种状态的分界； （3）φS=2φB时，是“弱反型”和“强反型” 的分界。 Principle of Semiconductor Devices
中国科学技术大学物理系微电子专业 对于MOSFET来说，最令人关注的是处于反 型的表面状态。当栅偏压Vc>>0时，P型半 导体表面的电子浓度将大于空穴浓度，形 成与原来半导体导电类型相反的N型导电层， 它不是因掺杂而形成的，而是由于外加电 压产生电场而在原P型半导体表面感应出来 的，故称为感应反型层。这一反型层与P型 衬底之间被耗尽层隔开，它是MOSFET的导 电沟道，是器件能否正常工作的关键。反 型层与衬底间的P一N结常称为感应结 Principle of Semiconductor Devices 2023/6/3 30
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/6/3 Saturday 30 • 对于MOSFET来说，最令人关注的是处于反 型的表面状态。当栅偏压VG0时，P型半 导体表面的电子浓度将大于空穴浓度，形 成与原来半导体导电类型相反的N型导电层， 它不是因掺杂而形成的，而是由于外加电 压产生电场而在原P型半导体表面感应出来 的，故称为感应反型层。这一反型层与P型 衬底之间被耗尽层隔开，它是MOSFET的导 电沟道，是器件能否正常工作的关键。反 型层与衬底间的P－N结常称为感应结。 Principle of Semiconductor Devices