Высокая подвижность - носитель - заряд
Cтраница 2
В процессе проектирования МДП-транзисторов необходимо стремиться к уменьшению - длины канала, площади затвора и паразитных емкостей. Это позволяет получать высокочастотные приборы с хорошими шумовыми характеристиками. Важным дополнительным требованием является обеспечение высокой подвижности носителей заряда в канале, что можно достигнуть путем применения совершенных монокристаллических материалов. Высоким требованиям должен также удовлетворять диэлектрический слой, изолирующий затвор МДП-структур. В первую очередь он должен обладать высокой электрической прочностью и обеспечивать малые токи утечки через подложку. Высокие изоляционные свойства диэлектрического слоя должны поддерживаться в течение длительного времени, слой должен быть стойким к воздействию внешней среды. При этом толщина диэлектрического слоя обычно не должна превышать десятых долей микрометра. [16]
Характер зависимости сопротивления от магнитной индукции определяется физическими свойствами материала преобразователя, а также его формой. Как уже отмечалось, наиболее сильно зависимость сопротивления от индукции проявляется в диске Корбино. Однако диск Корбино из материала с высокой подвижностью носителей зарядов будет иметь сопротивление от нескольких десятых долей ома до нескольких ом, что затрудняет его применение в высокоомных электронных цепях. Кроме того, нагрузочная способность диска Корбино по току сильно ограничена. Это объясняется высокой плотностью тока в зоне центрального электрода. [17]
Характерная структура графита представляет собой двумерные слои, образованные сопряженными двойными связями. Поэтому наблюдается сильное перекрывание орбита-лей. Это определяет полную делокализацию электронов. Графит обладает очень высокой подвижностью носителей заряда. Такое различие па десять порядков величины определяется, вероятно, наличием примесей и дефектов решетки. Поэтому для увеличения проводимости графит необходимо легировать. [18]
Возможности широкого использования МДП-структур в качестве активных и пассивных элементов ИМС могут быть обеспечены только при соблюдении ряда требований, предъявляемых к конфигурации и электрофизическим свойствам различных областей, образующих эти структуры. В процессе проектирования МДП-тран-зисторов необходимо стремиться к уменьшению длины канала, площади затвора и паразитных емкостей. Это позволяет получать высокочастотные приборы с хорошими шумовыми характеристиками. Важным дополнительным требованием является обеспечение высокой подвижности носителей заряда в канале, чего можно достигнуть применением совершенных монокристаллических материалов. Высоким требованиям должен удовлетворять также диэлектрический слой, изолирующий затвор МДП-структур. В первую очередь он должен обладать высокой электрической прочностью и обеспечивать малые токи утечки. [19]
С повышением т-ры ширина запрещенной зоны и подвижность иосителеп заряда уменьшаются. Тип проводимости зависит от вида примесей. Ширина запрещенной зоны увеличивается с уменьшением номера элементов групп А111 и Bv. Такие материалы отличаются высокой подвижностью носителей заряда re - типа и незначительной эффективной их массой. AnlBv: InAs - GaAs, InP-InAs, GaP-GaAs, GaSb - InSb и др. Перспективны широкозонные полупроводниковые соединения A1N и GaN. Отклонение от стехиометрического состава определяет тип проводимости. При избытке металла проводимость электронная, точечными дефектами являются атомы металла в междоузлиях и вакансии халькогена. Соединения с избытком халькогена имеют проводимость р-типа, точечными дефектами являются вакансии в узлах решетки, занимаемых металлами. Соединения AIJBVI кристаллизуются в двух модификациях: при низкой т-ре - в структуре сфалерита; при высокой т-ре - в структуре вюрцита, характерной для сульфидов и селенидов цинка и кадмия с большой долей ионной связи. [20]
Принципы действия полевого транзистора с барьером Шоттки и транзистора с р-га-переходом не различаются. Использование барьера Шоттки позволяет уменьшить не только емкость Сзс, но и размеры всего транзистора. В настоящее время лабораторные образцы полевых транзисторов с барьером Шоттки работают на частотах до 30 ГГц. Использование полупроводников с высокой подвижностью носителей заряда, вероятно, позволит в недалеком будущем увеличить и этот предел. [21]
Кроме ТД, для усиления колебаний свч все шире используются транзисторы и параметрические диоды. Для повышения рабочей частоты транзисторов постоянно изыскиваются способы уменьшения времени пролета носителей заряда между эмиттером и коллектором, уменьшения емкости коллекторного перехода и выходного сопротивления транзистора. При этом, как правило, необходимо уменьшать габариты транзисторного кристалла и одновременно улучшать тепло-отвод. Специальные корпусы для свч транзисторов позволяют значительно уменьшить паразитные реактивности токовводов. Наилучшие результаты достигаются при монтаже транзисторного кристалла непосредственно в полосковую линию: Для уменьшения времени пролета применяют материалы с высокой подвижностью носителей зарядов, например, арсенид галлия. [22]
 |
Структура ( а и условное обозначение ( б поверхностно-зарядового транзистора. [23] |
Как видно из рисунка, структура ПЗС представляет собой кремниевую подложку с электропроводностью / г-типа, на которой создаются области, покрытые слоем SiCb толщиной 0 1 - 0 2 мкм. Над этими областями располагаются металлические электроды, показанные на рис. 3.16, а. Важная особенность ПЗС состоит также в том, что их можно изготовлять не только на основе кремния, но и на основе ряда других полупроводниковых материалов ( например, на арсениде галлия), имеющих высокую подвижность носителей заряда или большую ширину запрещенной зоны. Однако следует принимать во внимание, что технология изготовления ПЗС предъявляет гораздо более жесткие требования к совершенству границы раздела между полупроводником и диэлектриком, чем технология изготовления МДП-структур. Например, если для нормальной работы МДП-транзисторов достаточно обеспечить плотность поверхностных состояний 10 - 10 см-2, то для функционирования ПЗС эта плотность должна быть меньше примерно на два порядка. [24]
 |
Арсенид-галлиевый полевой транзистор с затвором Шотки. [25] |
У МП-транзистора, который называется также полевым транзистором с затвором Шотки ( рис. 68 а), металлический электрод-затвор располагается непосредственно на области арсенида галлия с электропроводностью и-типа. Под затвором лежит обедненный слой, в который при подаче на затвор положительного электрического напряжения могут втягиваться электроны. В результате слой становится токо-проводящим. Таким образом, принцип работы полевого транзистора с затвором Шотки несколько отличается от принципа работы МОП-транзистора. Арсенид-галлиевый прибор является полевым транзистором с встроенным каналом. Чтобы полностью использовать преимущества более высокой подвижности носителей заряда для сокращения времени прохождения сигнала через полевой транзистор с затвором Шотки, длина канала в арсе-нид-галлиевом приборе должна быть менее 1 мкм. Кроме того, база МОП-транзистора сделана из арсенида галлия, а как известно, оксид этого материала не обладает такими же свойствами, какими ха-рактерезуется оксид кремния. Поэтому для изоляции токопроводящих линий, а также для пассивации и маскирования в арсенид-галлиевой электронике приходится использовать другие материалы. [26]
Существуют ли на самом деле молекулярные полупроводники. В предыдущих главах мы пытались частично ответить на этот вопрос. Было показано, что наряду с чисто семантической проблемой определения молекулярных полупроводников возникает и ряд фундаментальных вопросов. Кроме того, требуется, чтобы из такого материала можно было изготавливать типичные полупроводниковые устройства: солнечные элементы и различного рода контакты. В полимерных системах в принципе можно реализовать высокую подвижность носителей заряда, однако либо их нельзя легировать и они остаются диэлектриками, либо они слишком неоднородны по составу и содержат много примесей, чтобы можно было достичь приемлемых значений подвижности. Чистота молекулярных кристаллов достаточно высока, однако соответствующие величины подвижностей носителей заряда ограничены слабым перекрыванием между молекулами, образующими такие кристаллы. В будущем перспективные органические полупроводники, вероятно, будут созданы на основе металлооргапических производных. В этих веществах возможны самые различные степени перекрывания орбиталей, что расширяет возможность работы с ними. [27]
Повышение быстродействия интегральных схем заслуживает более подробного обсуждения. В определенных пределах степень интеграции и быстродействие не зависят друг от друга. Следовательно, повышение быстродействия должно осуществляться прямым путем. Они связаны с заменой кремния полупроводниковыми материалами с более высокой подвижностью носителей заряда, в частности арсенидом галлия и фосфидом индия, с переходом к более низким рабочим температурам и с уменьшением размеров электронных компонентов. [28]
Страницы: 1 2