Глава 2.7

Точная теория работы МОП ПТ. Зонная диаграмма ОПЗ полупроводника в неравновесных условиях

Рассмотрим область пространственного заряда (ОПЗ) полупроводника в неравновесных условиях, когда приложено напряжение между областями истока и стока и течет электрический ток. Исток будем считать соединённым с подложкой. В этом случае между каждой точкой инверсионного канала и квазинейтральным объемом, так же как для случая смещенного р-n перехода, будет расщепление квазиуровней Ферми для электронов Fn и дырок Fp, причем величина этого расщепления Fn - Fp = q V (y), зависит от координаты у, вдоль инверсионного канала. Поскольку в квазинейтральном объеме квазиуровни Ферми для электронов и дырок совпадают, то величина отщепления квазиуровня Формн электронов Fn на поверхности полупроводника по отношению к уровню Ферми в нейтральном объёме будет равна  .

На рис.2.7.1 а) и б) приведены зонные диаграммы ОПЗ полупроводника соответственно в равновесных и неравновесных условиях, где указаны величины поверхностного потенциала    и квазиуровня Ферми  .

Будем рассматривать полупроводник р-типа. Как следует из статистики заполнения электронами и дырками разрешенных зон, концентрация свободных носителей определяется расстоянием квазиуровня Ферми до середины запрещенной зоны.

зонная диаграмма, р-тип

Рис. 2.7.1. Зонная диаграмма поверхности полупроводника р-типа: а) при равновесных б) при неравновесных условиях.

Имеем, как видно из зонных диаграмм,

формула 2.7.1a  ; формула 2.7.1b  . (2.7.1)

Легко проверить, что в (2.7.1) выполняется фундаментальное coотношение, касающееся произведения концентраций неравновесных носителей

формула 2.7.2  . (2.7.2)


Глава 2.6 Содержание Глава 2.8