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理想MOS结构的表面空间电荷区理想MOS结构的表面空间电荷区

教学要求1.了解理想MOS结构基本假设及其意义。2.根据电磁场边界条件导出空间电荷与电场的关系3.掌握载流子积累、耗尽和反型和强反型的概念。4.正确画出流子积累、耗尽和反型和强反型四种情况的能带图。5.导出反型和强反型条件

（6-1-1）理想MOS结构的表面空间电荷区1.理想MOS结构基于以下假设：（1）在氧化物中或在氧化物和半导体之间的界面上不存在电荷。（2）金属和半导体之间的功函数差为零.（3）SiO2层是良好的绝缘体，能阻挡直流电流流过。因此，即使有外加电压，表面空间电荷区也处于热平衡状态，这使得整个表面空间电荷区中费米能级为常数。6.1理想MOS结构的表面空间电荷区电荷块图能带图耗尽0<s<2F图6.1金属-氧化物-半导体电容6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

确定表面势

s和费米势F与MOS偏置状态的关系取Ei（体内）为零电势能点，则任一x处电子的电势能为Ei(x)-Ei(体内）=-q(x)任一点电势表面势费米势6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

F的正负和大小与Si衬底的导电类型和掺杂浓度有关p型半导体n型半导体6.1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

1.VG=0平带金属和半导体表面无电荷，场强为正常情况下，MOS电容背面接地，VG定义为加在栅上的直流偏置。由于在静态偏置条件下没有电流流过器件，所以费米能级不受偏置的影响，且不随位置变化。半导体体内始终保持平衡，与MOS栅上加电压与否无关所加偏置VG引起器件两端费米能级移动：EFM-EFS=-qVGVG0导致器件内部有电势差，引起能带弯曲。金属是等势体，无能带弯曲。绝缘体中的电场为匀强电场，电势和电势能是位置x的线性函数，VG>0，绝缘体和半导体中的能带向上倾斜，反之，向下倾斜。在半导体体内，能带弯曲消失。6.1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

2.VG<0由于垂直表面向上的电场的作用，紧靠硅表面的空穴的浓度大于体内热平衡多数载流子浓度时，称为载流子积累现象

积累状态下xd非常小电荷块图能带图6.1理想MOS结构的表面空间电荷区

积累

s<03.VG>06.1理想MOS结构的表面空间电

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