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 F_n и дырок F_p, причем величина этого расщепления F_n - F_p = 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 F_n 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.

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

Имеем, как видно из зонных диаграмм,

;

.

(2.7.1)

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

.

(2.7.2)