MIKROELEKTRONIKA 3.
-
Upload
barclay-meadows -
Category
Documents
-
view
35 -
download
0
description
Transcript of MIKROELEKTRONIKA 3.
MIKROELEKTRONIKA 3.
1. Felületek, felületi állapotok.2. Térvezérlés.3. Kontakt effektusok a félvezetőkben.4. MES átmenet, eszközök.
Emlékeztető
Coulomb erő: Elektromos térerősség:
σ
Elektromos tér egy töltött felület felett:
Tér potenciálja: U=F.r
Félvezető az elektromos térben:
M n- félvezető
+
---
A kristályrács megszakadása – szabad kötések – lokalizált állapotok (felületi vagy Tamm-nívók, 1015 cm-2 )
Shockley – állapotok: a felületen telítetlen vegyértékek.
Reális kristály – atomi és mikroszkopikus hibák kimenetei, adsorbeált atomok.
Megjelenésük és hatásuk - donorok, akceptorok, csapdák vagy rekombinációs centrumok.
A félvezető egészében neutrális – a felületi töltés kompenzálódik.
A fémekben (ne = 1022 cm-3 ) a felületi töltés semlegesítése 10-7 - 10-6 mm mélységben történik.
A félvezető Ge-ban: ne = 1015 cm-3, a felületi töltés semlegesítése 10-3 mm mélységben történik, az intrinsic Ge- 0,1 mm !
+ -
n-típusú félvezetőben szabad e koncentráció, tértöltés, térerősség, e potenciális energiája, tér potenciálja, és a sávok görbülete (+ vagy – a felületen) S-screening
Megoldás:
A térerősség : potenciál gradiense
Poisson-egyenlet:
ρ
x
Egy n-típusú félvezető példája:
a felületen akceptorok (elektroncsapdák) vannak, tehát az negatív, a félvezető belső felületénél indukálódik egy pozitív töltésű, vagy akár inverz p-vezetésű réteg. Az elektromos tér felfele „görbíti” az energiasávokat, eϕ – energiaváltozás, ϕ –felületi potenciál.
Donor az n-típus felületén - fordított eset,
p-típus esete – ismét fordított, azaz hasonló :
Ec
EfiEfpEv
E
eϕ
EcEfEfi
Ev
E
eϕNa
x
A felületi potenciál változásával változik a hordozók koncentrációja a tértöltési tartományban !
Felületközeli elektron többlet:
Ys= eϕ/kT, σs=eµsΔn σs
Ys
inverz.!
Field effect:a félvezető vezetőképességének változása a felületére merőlegesen ható elektromos tér hatására
Fém-félvezető kontaktusek= M- sc
Az elektromos tér behatolási mélysége:
+ vagy –V –dióda!
Fém - n-típus:
M S M S
-termodinamikai kilépési energia (munka)-elektron affinitása
n- és p-típusú félvezető-M kontaktus :a)Termikus egyensúlyb)Nyitó feszültségc)Záró feszültség
Egyenirányítás - Schottky dióda
telítési áram, A-Richardson állandó
Termoelektromos emisszió árama
Nagy hordozókoncentráció - dióda elméletAlacsony koncentráció –diffúziós elmélet
telitiés áram
Schottky dióda:
Planárisan adalékolt Schottky-dióda
Mikrohullámú jelek detektálása. Határfrekvencia: f=1/2πRC, potenciálgát feszültség: alacsony (0.3eV), közepes (0.5 eV), magas (0.8 eV)
Ohmos kontaktusok:
MES FET Fő paraméterek:L = 0.1 - 1.0 m,a-epilayer vastagság 1/3 – 1/5 L,Lg kb. 1L- 5 L ,
Anyag : n-AIII-BV, nagy !
A- csatorna metszete
Normálisan BE (kiürítéses) és normálisan KI(növekményes) MESFET I-V
pinch off - teljesen elválasztódik a S és a D
MES FET kimenő árama :
Elvi metszetfelülnézet
Nagyfrekvenciás MES FET szerkezete
Cut-off frequency: az átrepülési sebesség/gate hossz !
Tehát kell: nagy , kis gát méret.
Nemegyensúlyi elektronok árnyékolási hossza (Debye-sugár) egy n0 egyensúlyi koncentrációval rendelkező anyagban:
E