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MOS管半導體的函數差-半導體的函數是如何定義的-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2017-05-23 

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SiOz-SiMoS二極管

對所有的MOS二極管而言,金屬—Si02 -Si為最受廣泛研究.Si0—Si系統的電特性近似于理想的MOS二極管,然而,對于廣泛使用的金屬電極而言,其功函數差qm。一般不為零,而且在氧化層內部或SQ-Si界面處存在的不同電荷,將以各種方式影響理想MOS的特性。


一、功函數差

半導體的功函數坤;為費米能級至真空之間的能量差(圖6,2),隨摻雜濃度而有所變化,對于一有固定功函數qm的特定金屬而言,我們預期其功函數差為qms-q(m一s),因此將會隨著半導體的摻雜濃度而改變.鋁為最常用的金屬之一,其qm=4.leV.另一種廣泛使用的材料為高摻雜的多晶硅n-與p+多晶硅的功函數分別為4. 05eV與5.05 eV.圖6.8表示在濃度變化下,鋁、n+多晶硅、p+多晶硅等與硅間的功函數差,值得注意的是,隨著電極材料與硅襯底摻雜濃度的不同,ms可能會有超過2V的變化。

欲建構MOS二極管的能帶圖,我們由夾在獨立金屬與獨立半導體間的氧化層夾心結構開始[圖6.9(a)].在此獨立的狀態下,所有的能帶均保持水平,此為平帶狀況.在熱平衡狀態下,費米能級必為定值,且真空能級必為連續,為調節功函數差,半導體能帶需向下彎曲,如圖6.9(b)所示.因此在熱平衡狀態下,金屬含正電荷,而半導體表面則為負電荷.為達到如圖6.2中的理想平帶狀況,需外加一相當于功函數差qms電壓,此對應至圖6.9(a)的狀況,在此需在金屬外加一負電壓VFB(VFB=ms),而此電壓稱為平帶電壓.

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