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  • 平带电压详解,MOS平带电压图文介绍
    • 发布时间:2024-05-09 17:41:49
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    平带电压详解,MOS平带电压图文介绍
    平带电压
    一块单纯的半导体,它的能带各处都一样,所以在空间分布上,能带没有弯曲,也就是平的。
    当一块金属与半导体隔着一层氧化层连接在一起时(MOS结构), 这三个材料内的电子费米能级(或者说功函数)在接触时是不一致的, 即表示它们的可迁移电子的能量不同。根据"水往低处流、电子往低能量地方迁移”的规律,在三个材料中势必发生电子的转移,最终达到稳定,如果没有外部电压,将会产生统一的费米能级。
    此时,由于电子的迁移,在半导体表面就会形成电场,进而发生能带弯曲。这个电场越强、半导体表面的状态变化就越大,这就是我们常说的场效应(Field Effect,场效应晶体管也就是利用了电场改变半导体导电状态而得名)。
    当我们施加外部电压的干预后,可以抬升或者降低半导体内的电子能量水平,从而抵消或者增强这个电场。
    当半导体表面的电场=0时,此时相当于金属和氧化层对半导体没有任何影响(等效), 此时半导体表面也就没有了能带弯曲,也就达到了平带状态。
    所以从另外一个角度看,所谓的平带电压也就是半导体表面电场为零时候所需要的外部电压。
    平带电压的定义
    当半导体内没有能带弯曲时所加的栅压,此时表面势为零,净空间电荷为零,但由于功函数差和氧化层内可能存在的陷阱电荷,此时穿过氧化物的电压不一定为零。
    MOS 平带电压
    假设氧化物中陷阱电荷量为Qss',单位面积的栅氧化层电容为Cox,则平带时穿过氧化物的电压为:
    MOS 平带电压
    要想使表面势为零,需要产生一个能抵消功函数差和氧化物陷阱电荷的电压(注意实际功函数差和氧化层电荷的正负号)
    MOS 平带电压
    这个电压就叫平带电压(也可以认为是零偏时的表面电势)。
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