Dispositivi a semiconduttore

Presentazione sul tema: "Dispositivi a semiconduttore"— Transcript della presentazione:

1 Dispositivi a semiconduttore
MIS Giunzione metallo-isolante-semiconduttore in particolare MOS metallo-ossido-semiconduttore Strato isolante d≈ 10 nm In continua conducibilità =0 Dispositivi a semiconduttore

2 Dispositivi a semiconduttore

3 Dispositivi a semiconduttore
Equilibrio Ei-EF>0 Uniche cariche presenti affacciate all’isolante dai due lati Dispositivi a semiconduttore

4 Dispositivi a semiconduttore
MIS-p type A seconda del bias 3 regimi: 1)Accumulazione (V<0) 2)Svuotamento (V>0) 3) Inversione (V>>0) Opposte polarizzazioni per n-type Dispositivi a semiconduttore

5 Dispositivi a semiconduttore
Non passa corrente: EF costante nel SC Accumulazione Q Qs Qm x Dispositivi a semiconduttore

6 Dispositivi a semiconduttore
Nel regime di accumulazione alla superficie il bending fa sì che: Ei-EF cresce: aumenta il numero lacune EF rimane fisso: non passa corrente Conducibilità DC =0 isolante Dispositivi a semiconduttore

7 Dispositivi a semiconduttore
Svuotamento Dispositivi a semiconduttore

8 Dispositivi a semiconduttore
Nella fase di svuotamento ho bending opposto Rimane una carica scoperta Q=-qNAW Dispositivi a semiconduttore

9 Dispositivi a semiconduttore
Inversione Dispositivi a semiconduttore

10 Dispositivi a semiconduttore
Nella fase di inversione in prossimità della superficie il livello intrinseco Ei scende sotto EF e quindi la concentrazione di lacune diventa minore di quella degli elettroni np>ni>pp Dispositivi a semiconduttore

11 Dispositivi a semiconduttore
=Ei(bulk)-Ei’(x) Dispositivi a semiconduttore

12 Dispositivi a semiconduttore
Diodo MIS-p type Alla superficie =s Le concentrazioni dei portatori dipendono da  Dispositivi a semiconduttore

13 Dispositivi a semiconduttore
Alla superficie: S<0: accumulazione di lacune S =0: bande piatte B > S >0: rimozione di lacune S = B concentrazione intrinseca S > B : condizione di inversione n.elettroni>n.lacune Dispositivi a semiconduttore

14 Dispositivi a semiconduttore
Calcolo potenziale , campo E, capacità C Dispositivi a semiconduttore

15 Dispositivi a semiconduttore
L’integrazione dell’equ.Poisson dà Definendo: Lunghezza di Debye per le lacune Lunghezza di Debye: scala di lunghezza relativa allo schermaggio del campo da parte dei portatori mobili Dispositivi a semiconduttore

16 Dispositivi a semiconduttore
Ne segue: E>0 per >0 E<0 per <0 Dalla legge di Gauss si trova la carica per unità di superficie Dispositivi a semiconduttore

17 Dispositivi a semiconduttore

18 Dispositivi a semiconduttore
Forte inversione Dispositivi a semiconduttore

19 Dispositivi a semiconduttore
La capacità risulta: A bande piatte =0: Dispositivi a semiconduttore

20 La capacità del diodo MOS
Serie di due condensatori: Ci - ossido CD - svuotamento Dispositivi a semiconduttore

21 Dispositivi a semiconduttore
Per V<0: C=Capacità isolante Per V=0 Dispositivi a semiconduttore

22 Distribuzione cariche
Carica sul metallo = carica indotta sulla superficie SC Isolante ideale: 0 cariche, 0 conducibilità metal insul semiconductor depletion inversion Dispositivi a semiconduttore

23 Il campo ed il potenziale
La caduta di potenziale si ripartisce fra l’ossido Vi=Eid=|Qs|/Ci ed il semiconduttore Dispositivi a semiconduttore

24 Dispositivi a semiconduttore
Al variare della frequenza Capacità MOS in alta frequenza La costanza di C in alta frequenza dipende dall’impossibilità di seguire le variazioni potenziale Dispositivi a semiconduttore

25 Dispositivi a semiconduttore
Bassa frequenza Alta frequenza Grande svuotamento C versus V Dispositivi a semiconduttore

26 Dispositivi a semiconduttore
Wm≤qualche µm Dispositivi a semiconduttore

27 Dispositivi a semiconduttore
VT: tensione soglia per inversione forte Dispositivi a semiconduttore

28 Diodo MIS “reale”: Metal(poly)-Si-SiO2 MOS
Le workfunction del metallo e del semiconduttore sono diverse L’isolante non è perfetto: stati trappola, superficiali, effetti di tunneling Pertanto: La curva CV cambia e cambia la tensione di soglia VT Dispositivi a semiconduttore

29 Dispositivi a semiconduttore
m-S La differenza delle WFs dipende dal doping Dispositivi a semiconduttore

30 Dispositivi a semiconduttore
a – caso ideale b – shift laterale – Q oxide, ms c – distorsione dovuta a cariche intrappolate all’interfaccia QIT Dispositivi a semiconduttore

31 Dispositivi a semiconduttore
Applicazioni “Tuning” del numero e tipo portatori vicino alla superficie del semiconduttore ( appl. CCD Boyle-Smith ) Dispositivi a semiconduttore

32 Dispositivi a semiconduttore
2 1 3 Regime di deep depletion Con sequenza clock si ha immagazzinamento e trasferimento carica Dispositivi a semiconduttore