2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体场效应晶体管

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半导体场效应晶体管

理想MOS结构的表面空间电荷区4.VG>0,若正偏电压越来越大，半导体表面的能带会越来越弯曲，在表面的电子浓度越来越多，当表面的电子浓度ns=ni时，称为弱反型；继续增加电压VG=VT时，ns=NA,表面形成强反型，称为耗尽-反型的转折点强反型条件；反型条件:

6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

耗尽和反型转折点电荷块图能带图5.VG>VT时,表面少数载流子浓度超过多数载流子浓度，这种情况称为“反型”。6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

反型电荷块图能带图6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

n型MOS电容的不同偏置下的能带图和对应的电荷块图n型MOS电容的不同偏置下的能带图和对应的电荷块图6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

结论

n型衬底VGACC(积累）DEPL（耗尽）INV（反型）0VT0VTACC(积累）DEPL（耗尽）INV（反型）P型6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

结论

n型(

F<0)

sACC(积累）DEPL（耗尽）INV（反型）02

F0ACC(积累）DEPL（耗尽）INV（反型）P型(

F>0)2

F平带耗尽-反型过渡点

s6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

例题：两个理想MOS电容的电荷块图分布如下图所示，对每一种情况：完成以下三个问题：（1）半导体是n型还是p型（2）器件偏置模式是积累、耗尽还是反型？（3）画出该电荷块图对应的MOS电容能带（4）画出该结构的高频C-V特性曲线，并在图中用符号“

”标出与该电荷块图相对应的点（3分）6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

MOS电容的静电特性1半导体静电特性的定量描述

目标：建立在静态偏置条件下，理想MOS电容内部的电荷，电场E和电势金属：M-O界面电荷分布在金属表面几Å范围内

=δ，E=0，

=常数绝缘体：=0，E=Eox

，Δ=Eoxx0半导体体内：体内E=0处

=06.1理想MOS结构的表面空间电荷区

6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

半导体中积累

=（0）

E=0（x>0)=0(x>0)6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

半导体中耗尽层宽度耗尽层中的电荷密度泊松方程电场电势x=xd处，E(xd)=0,(

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