Pobierz prezentację
Pobieranie prezentacji. Proszę czekać
1
3. Elementy półprzewodnikowe i układy scalone c.d.
2
3.2. Struktury elementarne
Złącze p-n Złącze: struktura p-n lub powierzchnia graniczna.
3
3.2. Struktury elementarne
Główna cecha: asymetria charakterystyki prądowo-napięciowej.
4
3.2. Struktury elementarne
Złącze niespolaryzowane
5
3.2. Struktury elementarne
6
3.2. Struktury elementarne
Napięcie kontaktowe:
7
3.2. Struktury elementarne
Model stałoprądowy złącza idealnego Kierunek przewodzenia: u > 0 kierunek zaporowy: u < 0 Złącze idealne – szereg założeń upraszczających.
8
3.2. Struktury elementarne
Model stałoprądowy: i, u – wolnozmienne. IS – prąd nasycenia. Krzemowe elementy małej mocy: IS(To) = A.
9
3.2. Struktury elementarne
Si, To, przeciętne prądy przewodzenia: u = mV.
10
3.2. Struktury elementarne
11
3.2. Struktury elementarne
Modele dynamiczne Wielkosygnałowy Inercja pojemności nieliniowe Dyfuzyjna:
12
3.2. Struktury elementarne
Złączowa:
13
3.2. Struktury elementarne
Małosygnałowy
14
3.2. Struktury elementarne
15
3.2. Struktury elementarne
16
3.2. Struktury elementarne
Złącza rzeczywiste Model idealny: umiarkowane prądy, kierunek przewodzenia. Rezystancja szeregowa rS:
17
3.2. Struktury elementarne
Mały sygnał: rr = rd + rs Duża gęstość prądu, Procesy generacyjno-rekombinacyjne, Przebicie: Zenera, lawinowe:
18
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.
19
3.2. Struktury elementarne
Warstwa opróżniona z elektronów w półprzewodniku; grubość: W. ND małe; W duże; złącze prostujące.
20
3.2. Struktury elementarne
Charakterystyka:
21
3.2. Struktury elementarne
22
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
23
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.
24
3.2. Struktury elementarne
Cienki dielektryk (< 0.1 mm) – oddziaływanie potencjału elektrody metalowej na stan półprzewodnika: tranzystory MOS, pamięci EPROM, struktury CCD.
25
3.2. Struktury elementarne
tOX < 0.1 mm; NA = 1015 – 1016 cm-3
26
3.2. Struktury elementarne
Chwilowe założenia: brak stanów powierzchniowych; FMS = 0.
27
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.
28
3.2. Struktury elementarne
29
3.2. Struktury elementarne
Napięcie progowe UP. Uwzględniając FMS i stany powierzchniowe (ładunek QP), mamy:
30
3.2. Struktury elementarne
UP zależy od domieszkowania i jakości technologii (QP). Małe NA: UP < 0.
31
3.2. Struktury elementarne
Pojemność bramka-podłoże:
32
3.2. Struktury elementarne
Dla uGS > UP warstwa inwersyjna: swobodne elektrony. Efektywny ładunek warstwy inwersyjnej (na jednostkę powierzchni):
33
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.
Podobne prezentacje
