如何理解半导体中的陷阱,什么能构成陷阱?

如何理解半导体中的陷阱,什么能构成陷阱?,第1张

在半导体中的所谓深能级中心主要有陷阱和复合中心。

陷阱是俘获一种载流子的能力强、俘获另外一种载流子的能力弱的一种深能级中心,故陷阱具有存一种储载流子的作用。等电子陷阱是一种杂质原子,即它的价电子数目与晶体母体原子的价电子数目相等,故有“等电子”之称;例如GaAs中的氮原子,它有5个价电子,这与母体As原子的价电子数目相等,故它形成的深能级中心是一种陷阱。

复合中心是俘获两种载流子的能力差不多的一种深能级中心,故复合中心具有使一对载流子消失的作用。

一般,陷阱的能级在禁带中的位置较浅,而复合中心的能级较深。

简单的来说,阈值电压的意义是给栅极加电压后,使沟道感应出足够浓度的电子所需的电压(以N沟道增强型MOS为例)。这部分电压主要降在如下两个地方:1、绝缘介质两端,2、半导体的耗尽区沟道掺杂浓度会影响半导体内费米能级的位置,这里如果P型掺杂越重,则费米能级越靠近价带,离本征费米能级越远,表面发生反型就越困难,则半导体表面耗尽区就需要更高的压降以达到反型,所以增加沟道的掺杂会导致阈值电压的升高。界面陷阱对阈值电压的影响主要体现在其俘获电子或者空穴后,会变成固定电荷,从而导致阈值电压的变化。所以其作用和界面电荷的作用一致,只是受主陷阱电离后是负电荷,施主陷阱电离后留下的是正电荷,对阈值电压的影响正好相反。正电荷的影响参见非理情况下MOSFET的阈值电压表达式,此处不再赘述。栅长和沟道长度对阈值电压无直接影响。但是在集成电路设计过程中,沟道长度和栅长往往可调,且受限于工艺加工的特征尺寸。对于小尺寸元件,阈值电压会受到栅长和沟道长度的影响,一般来说,对于短沟道器件,沟道尺寸越短,器件关断能力越差,则阈值电压越低。


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