Descarregar extracte - e-BUC

6 Transistors d'efecte de camp 309Exercici 6.1Construïu el diagrama de bandes d’una estructura metall-òxid-semiconductor en equilibri, onel metall és alumini, la funció treball del qual val 4.1 eV, la capa d’òxid de silici té un gruix de250 Å i el semiconductor és silici de tipus P, amb una concentració d’àtoms acceptors de10 16 per cm 3 . L’afinitat electrònica del silici val 4.05 eV. Dades: ε ox =3.45×10 -13 F/cm, ε s =10 -12F/cm, k B T/q = 0.025 eV, n i = 1.5×10 10 cm -3 .La funció treball del silici val: qΦ≈ qχ+ E 2 + ( E − E ) = qχ+ E 2 + ( k T q) ln( N n )ssg=4.05+0.55+0.025*ln(10 16 /1.5×10 10 ) =4.935 eV. D’aquí s’obté: qΦ s − qΦm = 0.835 eV .−D’altra banda: C ε t = 1.38 × 107 F/cm 2 . Ara, substituint de 6.2 a 6.4 en 6.1 tenim:ox = ox ox2qεs N AVs0Φ s −Φm =+ Vs0⇒ 0.835 V = 0.41 Vs0+ Vs0⇒ Vs0= 0.53 V , Vox0= 0.30 VCoxLa forma de les bandes és similar a la de la figura 6.2b. A la superfície del silici, la separacióE − E = E − E − qVentre la banda de conducció i el nivell de Fermi val ( c f ) ( c f ) s0= qΦ− qχ− qVsss0= 4.935 - 4.05 - 0.53 = 0.355 eVfivssuperfíciegBinteriorAiExercici 6.2Repetiu l’exercici anterior amb silici de tipus N, amb N D =10 16 cm -3 i amb polisilici P + com aelèctrode de porta.La funció treball del material que constitueix l’elèctrode de porta, el polisilici,val: qΦqχ+ E = 4.05 + 1.1 = 5.15 eV , mentre que la del silici que constitueix elm = s gsubstrat és: q = qχ+ ( E − E ) ≈ qχ+ E 2 − ( E − E )Φ = qχ+ E 2 − ( k T q) ln( N n )ssc16fs10g= 4.05 + 0.55 − 0.025ln( 10 1.5 × 10 ) = 4.26 eV ⇒ Φ s −Φm = −0.89 V . La capacitat C oxés la mateixa que en l’exercici anterior. Les quantitats V s i V ox ara són negatives, mentre quehem d’assignar a Q s en 6.2 el signe positiu. La substitució de 6.2 a 6.4 en 6.1 dóna:( −V)− 2qεs N D s0Φ s −Φm =+ Vs0⇒ −0.89V= −0.41−Vs0+ Vs0Cox⇒ Vs0= −0.58V,Vox0= −0.34VLa construcció del diagrama de bandes es representa a la figura següent.ffisgBDiE0E0-q(Vox+Vs)Ec-qVoxqΦmqΦsEcEcEf-qVsEcEgoxEfsEvEv≈ EfmEvEvpolisilicisemiconductorpolisiliciòxidsemiconductoròxid© Els autors, 2006; © Edicions UPC, 2006