2015-01-21
1467
МОП-структура (металл — оксид — полупроводник) — наиболее широко используемый контакт в полевых транзисторов. Структура состоит из металла и полупроводника, разделённых слоем оксида кремния SiO2. В общем случае структуру называют МДП (металл — диэлектрик — полупроводник). Транзисторы на основе МОП-структур, в отличие от биполярных, управляются напряжением, а не током и называются униполярными транзисторами, так как для их работы необходимо наличие носителей заряда только одного типа.
Физические процессы в контакте.
ПОЛЯ ЭФФЕКТ - изменение проводимости полупроводника при наложении электрического поля, перпендикулярного его поверхности. Если одной из обкладок плоскопараллельного конденсатора является полупроводник n-типа, а другой - металл, и если металл зарядить положительно, то полупроводник заряжается отрицательно, т. е. в его приповерхностном слое появляются избыточные электроны, к-рые вместе с электронами, находящимися в объёме полупроводника, будут участвовать в электропроводности, увеличивая её (за исключением электронов, захваченных на поверхностные уровни). Поля эффект может быть как положительным, так и отрицательным. Дальнейшее повышение быстродействия было связано с отказом от металлических затворов и переходом на затворы из поликристаллического кремния. Чтобы ещё увеличить быстродействие, для изоляции затвора от канала были использованы диэлектрики с меньшим коэффициентом диэлектрической проницаемости, чем у оксида кремния, поэтому полевые транзисторы современных цифровых СБИС уже неправомерно называть МОП-транзисторами
|
|
|
1) Обогащение основными носителями.
Этому состоянию соответствует знак напряжения на металлическом электроде (затворе), притягивающий основные носители (для n-типа, Vg>0)(рис.а).
Если к металлическому электроду структуры приложено отрицательное напряжение Vg<0, край валентной зоны у границы с диэлектриком изгибается вверх и приближается к уровню Ферми. Поскольку в идеальной МДП-структуре сквозной ток равен нулю, уровень Ферми в полупроводнике остаётся постоянным. Так как концентрация дырок экспоненциально зависит от разности энергий (Ef - Ei), такой изгиб зон приводит к увеличению числа основных носителей (дырок) у поверхности полупроводника. Этот режим называется режимом обогащения (аккумуляции). Обогащение - состояние поверхности полупроводника, когда поверхностная концентрация основных носителей больше, чем их концентрация в квазинейтральном объеме.
2) Обеднение основными носителями.
Этому состоянию соответствует небольшое по величине напряжение, отталкивающее основные носители (для n-типа,Vg<0.
|
|
|
Если к МДП-структуре приложено не слишком большое положительное напряжение Vg>0, зоны изгибаются в обратном направлении и приповерхностная область полупроводника обедняется основными носителями. Этот режим называют режимом обеднения или истощения поверхности
Если между металлом и окислом внести слой диэлектрика (например 
нитрид кремния, то транзистор с такой структурой МНОП–транзистор, может использоваться как ячейка памяти. При достаточно больших напряжениях на затворе (20-25В) через диэлектрик начинает протекать ток.Эти носители зарядов захватываются в нитриде кремния. После снятия напряжения в нитриде сохраняется в течение нескольких лет этот заряд. Стирание информации производится напряжением обратной
