3. Elementy półprzewodnikowe i układy scalone c.d.

3.2. Struktury elementarne Złącze p-n Złącze: struktura p-n lub powierzchnia graniczna.

3.2. Struktury elementarne Główna cecha: asymetria charakterystyki prądowo-napięciowej.

3.2. Struktury elementarne Złącze niespolaryzowane

3.2. Struktury elementarne

3.2. Struktury elementarne Napięcie kontaktowe:

3.2. Struktury elementarne Model stałoprądowy złącza idealnego Kierunek przewodzenia: u > 0 kierunek zaporowy: u < 0 Złącze idealne – szereg założeń upraszczających.

3.2. Struktury elementarne Model stałoprądowy: i, u – wolnozmienne. IS – prąd nasycenia. Krzemowe elementy małej mocy: IS(To) =10-16 - 10-13 A.

3.2. Struktury elementarne Si, To, przeciętne prądy przewodzenia: u = 600 - 700mV.

3.2. Struktury elementarne

3.2. Struktury elementarne Modele dynamiczne Wielkosygnałowy Inercja  pojemności nieliniowe Dyfuzyjna:

3.2. Struktury elementarne Złączowa:

3.2. Struktury elementarne Małosygnałowy

3.2. Struktury elementarne

3.2. Struktury elementarne

3.2. Struktury elementarne Złącza rzeczywiste Model idealny: umiarkowane prądy, kierunek przewodzenia. Rezystancja szeregowa rS:

3.2. Struktury elementarne Mały sygnał: rr = rd + rs Duża gęstość prądu, Procesy generacyjno-rekombinacyjne, Przebicie: Zenera, lawinowe:

3.2. Struktury elementarne Złącze M-S (metal-półprzewodnik) Styki M-S: w każdym elemencie półprzewodnikowym i układzie scalonym. Na ogół – nieprostujące (omowe). W pewnych warunkach – prostujące (charakterystyki podobne jak dla złącz p-n.

3.2. Struktury elementarne Warstwa opróżniona z elektronów w półprzewodniku; grubość: W. ND małe; W duże; złącze prostujące.

3.2. Struktury elementarne Charakterystyka:

3.2. Struktury elementarne

3.2. Struktury elementarne Model dynamiczny: nie ma pojemności dyfuzyjnej. Zastosowanie: diody Schottky’ego: Au, Pt, Al-Si, ND < 1016cm-3. Styk omowy: Al, Au - Si, ND > 1017cm-3

3.2. Struktury elementarne Metal – Izolator – Półprzewodnik. W każdym elemencie półprzewodnikowym i układzie scalonym. Najczęściej: Al(Au) – SiO2 – Si. Gruby dielektryk (powyżej 0.1 mm) – tylko izolacja.

3.2. Struktury elementarne Cienki dielektryk (< 0.1 mm) – oddziaływanie potencjału elektrody metalowej na stan półprzewodnika: tranzystory MOS, pamięci EPROM, struktury CCD.

3.2. Struktury elementarne tOX < 0.1 mm; NA = 1015 – 1016 cm-3

3.2. Struktury elementarne Chwilowe założenia: brak stanów powierzchniowych; FMS = 0.

3.2. Struktury elementarne uGS = 0 stan neutralny, pS = NA, nS znikome; uGS < 0 – akumulacja, pS > NA; uGS > 0 (małe), pS < NA; uGS > 0 (większe), warstwa opróżniona; uGS = Up > 0, nS = NA, próg inwersji; uGS > Up, nS > NA, warstwa inwersyjna.

3.2. Struktury elementarne

3.2. Struktury elementarne Napięcie progowe UP. Uwzględniając FMS i stany powierzchniowe (ładunek QP), mamy:

3.2. Struktury elementarne UP zależy od domieszkowania i jakości technologii (QP). Małe NA: UP < 0.

3.2. Struktury elementarne Pojemność bramka-podłoże:

3.2. Struktury elementarne Dla uGS > UP warstwa inwersyjna: swobodne elektrony. Efektywny ładunek warstwy inwersyjnej (na jednostkę powierzchni):

3.2. Struktury elementarne Możliwość przepływu prądu. Regulacja przez zmiany uGS. Zastosowanie: tranzystory MOSFET. Możliwości przebicia izolatora przy dużym uGS. UBR (SiO2): 600 – 1500 V na 1mm.