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MOS管半导体的函数差

信息来源:本站 日期:2017-05-23 

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SiOz-SiMoS二极管

对所有的MOS二极管而言,金属—Si02 -Si为最受广泛研究.Si0—Si系统的电特性近似于理想的MOS二极管,然而,对于广泛使用的金属电极而言,其功函数差qm。一般不为零,而且在氧化层内部或SQ-Si界面处存在的不同电荷,将以各种方式影响理想MOS的特性。


一、功函数差

半导体的功函数坤;为费米能级至真空之间的能量差(图6,2),随掺杂浓度而有所变化,对于一有固定功函数qm的特定金属而言,我们预期其功函数差为qms-q(m一s),因此将会随着半导体的掺杂浓度而改变.铝为最常用的金属之一,其qm=4.leV.另一种广泛使用的材料为高掺杂的多晶硅n-与p+多晶硅的功函数分别为4. 05eV与5.05 eV.图6.8表示在浓度变化下,铝、n+多晶硅、p+多晶硅等与硅间的功函数差,值得注意的是,随着电极材料与硅衬底掺杂浓度的不同,ms可能会有超过2V的变化。

欲建构MOS二极管的能带图,我们由夹在独立金属与独立半导体间的氧化层夹心结构开始[图6.9(a)].在此独立的状态下,所有的能带均保持水平,此为平带状况.在热平衡状态下,费米能级必为定值,且真空能级必为连续,为调节功函数差,半导体能带需向下弯曲,如图6.9(b)所示.因此在热平衡状态下,金属含正电荷,而半导体表面则为负电荷.为达到如图6.2中的理想平带状况,需外加一相当于功函数差qms电压,此对应至图6.9(a)的状况,在此需在金属外加一负电压VFB(VFB=ms),而此电压称为平带电压.