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虽然微不足道,但是突然神经元连上了,当我把我写完的文章发给deepseek时,它说我理解有误

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(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".

图片
如果把其中一些Si原子,替换成外层电子为5个或者3个的元素的原子,那掺杂后的半导体中,就会多出点自由移动的电子或者空穴。
而对于NMOS中的p-type sub,则是用外层电子为3个的元素的原子,去替换了Si,比如说,用5号元素硼。
(4)
当NMOS中VG为正且增加时,电场穿透氧化层,作用到P型半导体上时,B原子旁边的空穴会被排斥,从而形成共价键。
但是因为B原子本身有3个电子的时候,是一个中性,即不带电的状态。但是这个时候,因为接受了新的电子形成4个共价键后,周围多了一个电子,所以带-e的电。
然后,又因为它周围是四个很稳固的共价键,所以它就牢牢地锁在那里,没法动弹。
这就产生了负离子。
就是这段,当我把这篇文章发给deepseek时,它说我理解错误。这~,虽然看了它的解答,也没把我说服。
这只有两种情况,要么我没错,要么我错的太离谱了。我倾向于后者,虽然我也问了豆包,豆包说我理解的没问题。
慢慢长路,慢慢走~

参考文献:

[1] behzad razavi ,Design of Analog CMOS Integrated Circuits


来源:加油射频工程师
半导体电子芯片电场Electric材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-03-08
最近编辑:1天前
加油射频工程师
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