1. 序言
在这一部分,我们要考虑一种新的接触:金属(Metal)氧化物(Oxide)半导体(Semiconductor)接触。分别取三种材料的首字母,金属氧化物半导体结构就被简称为 MOS 结构。由于金属和半导体被作为绝缘体的氧化物隔绝开来, MOS 结构可以等效一个电容。因此,我们可以得出 MOS 结构和 pn 结以及肖特基结最大的不同之处:
- pn 结和肖特基结存在电流,我们研究的是
特性 - MOS 结构不存在电流,取而代之的是研究
特性
我们将分别讨论 MOS 结构在理想和非理想情况下的 C-V 特性,以此引出以下概念:
- 表面态
- 表面效应
- 表面势
- 表面场强
- 表面电荷
- 德拜长度
- 平带电压
- 反型层
- 阈值电压
- 氧化物缺陷
- ...
2. 学习方法
MOS 结构的学习要把握三点:
- 理解氧化物—半导体接触的表面态
- 明确各种表面势对应的能带图
- 理解反型层出现的原因
- 理解阈值电压的概念
- 明确不同频率的交流信号所测量的 C-V 曲线的不同
- 明确非理想因素导致的实际 C-V 曲线和理想情况下的不同
3. 内容框架
金属氧化物半导体接触的知识将分为两部分,分别讨论理想和非理想状况下的 C-V 特性。
后续的讨论全部基于以下三点:
- 电场的正方向为正电荷指向负电荷
- 半导体掺杂为 p 型,空穴为多子
- 由于半导体一侧没有电流,因此半导体体内(Bulk)的电势为零,且其费米能级不随外部电压的改变而改变