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半导体器件中的几个长度标准

已有 15791 次阅读 2011-7-15 12:41 |系统分类:科研笔记|关键词:学者

(1)p-n结的耗尽层厚度(对于p+-n结):W = √{ 2ε( Vbi-V ) / ( q ND ) } .

     p-n结的耗尽层厚度在双极型器件和场效应器件中都是一个重要的尺寸标准。例如:

     BJT的外延层厚度必须大于在雪崩击穿电压或者穿通电压时、相应的集电结耗尽层厚度;

     MOSFET的沟道长度若与源、漏p-n结的耗尽层厚度相当时,即为短沟道器件,容易出现各种小尺寸效应。

(2)n-型半导体(掺杂浓度为ND )德拜屏蔽长度:LD = √{εkT / ( q ND ) } .

     这是多数载流子的有效存在范围。半导体掺杂浓度越大,德拜屏蔽长度就越小;表面沟道的厚度与此相当。

(3)少数载流子的扩散长度:L =√(Dτ).

     以少数载流子工作为基础的双极型器件,都需要考虑这个长度。例如,

     BJT的基区宽度应该小于少数载流子扩散长度,这才能保证具有较大的电流放大系数;

     p-n结势垒区两边的扩散区大小,也就是少数载流子扩散长度范围,该扩散区与势垒区一起是决定p-n结性能

       的关键区域;

     在发光二极管、光电二极管、太阳电池等光电子器件中,其p-n结两边的扩散区都属于有源区,有关的厚度有关

      大于少数载流子扩散长度。

(4)载流子的平均自由程:l = vthτ= vthm*μ/q.

     平均自由程的大小决定着载流子是否会遭受散射,直接关系着迁移率的大小;

     若载流子的输运长度大于平均自由程,则为定态输运(包括漂移和扩散),否则为非定态输运(包括弹道输运

      和速度过冲与下冲);

     对于p-n结,若势垒厚度小于平均自由程,则可不必考虑少数载流子渡越势垒区的过程,否则就很复杂

      (如pin结,需要考虑载流子在势垒区中的浓度分布)。

(5)载流子的德布洛意波长:λ = h /√(2m*E).

     这是量子效应需要考虑与否的一个标准。例如,若半导体表面掺杂浓度较高、MOS表面沟道的厚度小于载流子

      的德布洛意波长时,那么就需要认为沟道载流子是量子化的,处于子能带状态并且在空间上的分布发生变化

      (将导致阈值电压有所提高)。



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1 ycyzyp

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