Контрольные вопросы

1. Четырехзондовый метод измерения электросопротивления полупроводников: область применения, его преимущества и недостатки.

2. Задача о распределении потенциала электрического поля вблизи зонда.

3. Вывод расчетной формулы (6).

4. Схема и принцип работы экспериментальной установки.

5. Собственные и примесные полупроводники. Зонная структура собственных и примесных полупроводников. Ширина запрещенной зоны. Энергия активации примеси.

6. Механизм электропроводности собственных и примесных полупроводников.

7. Температурная зависимость электропроводности собственных полупроводников.

8. Температурная зависимость электропроводности примесных полупроводников.

9. Определение ширины запрещенной зоны и энергия активации примеси по температурной зависимости удельной электропроводности.

10. Объясните экспериментально полученный график зависимости , как из этого графика определили ширину запрещенной зоны?

Лабораторная работа № 2 емкостные методы исследования мдп-структур

Цель работы: изучить определение параметров МДП-структур методом вольт-фарадных характеристик.

Оборудование: измеритель характеристик ИППМ-2, самописец, электрометрический усилитель, генератор пилообразного напряжения.

Теоретические сведения

Одним из наиболее распространенных методов изучения свойств структур металл - диэлектрик - полупроводник является метод, основанный на анализе зависимости емкости МДП-структуры C_МДП от напряжения на затворе V_G, так называемый метод вольт-фарадных характеристик (ВФХ) или C-V метод. Для использования этого метода рассмотрим подробно теорию емкости МДП-структур. В дальнейшем величину удельной емкости МДП-структуры будем просто обозначать меткой C без индексов. Согласно определению емкости,

    (1)

Используя выражения для заряда на затворе Q_M и для падения напряжения на диэлектрике V_ox, получаем:

(2)

Таким образом, зависимость C МДП-структуры от напряжения будет определяться зависимостью ψ_s(V_G), приведенной на рис. 1.. Сразу же можно из анализа (2) сказать, что в области сильной инверсии и обогащения емкость C будет слабо зависеть от величины V_G, выходя на насыщение при больших V_G. В области обеднения и слабой инверсии следует ожидать участка с почти постоянной величиной емкости. Общая зависимость емкости от напряжения будет иметь вид кривой с ярко выраженным минимумом.

Продифференцируем V_G по ψ_s.

    (3)

где C_ss, C_sc - емкость поверхностных состояний и емкость ОПЗ, определенные ранее.

Далее получаем:

    (4)

или

   (5)

Соотношение (5) позволяет нам построить эквивалентную схему МДП-структуры, представив ее как последовательно соединенную емкость диэлектрика C_ox с параллельной цепочкой емкости ОПЗ C_sc и поверхностных состояний C_ss.

Рис. 1. Простейшая эквивалентная схема МДП-структуры

На рис. 1 приведена эквивалентная схема емкости МДП-структуры. Отметим, что такую схему можно было нарисовать исходя из общих соображений об устройстве МДП-структур.

На рис. 2 приведены равновесные C-V кривые идеальных МДП-структур с разной толщиной диэлектрика.