(1)
在NMOS管反型层的形成的时候,在接触面附近,先是有负离子,然后才有自由移动的电子, 就如razavi在文献[1]中所说:"Since the gate, the dielectric, and the substrate form a capacitor, as VG becomes more positive, the holes in the p-substrate are repelled from the gate area, leaving negative ions behind so as to mirror the charge on the gate."
嗯,其实我对负离子是有疑惑的,为啥这个负离子不能自由移动呢?昨天在看Ali教授的视频(N102),有一刻,突然好像想通了。
虽然视频中没有非常明确地这样说,但是我想应该是这样的。
我试着用我有限的半导体物理的知识,来聊一聊。
(2)
常用的半导体材料,比如Si,在它还是本征半导体的时候,或者说非常纯净的时候,它的空穴数量和电子数量是相等的。
在T=0K的时候,电子都处在价带(valence band)中,当温度升高的时候,价带中的一些能量高的电子,会越过禁带(forbidden band),到达导带(conduction band)。此时在价带中,产生空穴;在导带中,产生同样数量的电子。
所以,本征半导体中载流子(空穴和电子)是同等数量的产生的,而且是与温度相关,不实用。
所以就有了掺杂,也就是往纯净的半导体材料中,加一点东西。
(3)
但是加什么呢?
Si,元素周期表中第14号元素,共有14个电子,最里层2个,第二层8个,最外层4个。
所以硅原子有4个价电子,所以如果处理得当的话,硅能形成一种晶体结构,每一个硅原子周围都被其他四个硅原子包围。
这样,每个原子和他周围的四个邻居共享一个价电子,这样每个硅原子就都有了8个电子。
而这种由于共享价电子形成的连接,被称为"共价键".
参考文献:
[1] behzad razavi ,Design of Analog CMOS Integrated Circuits