C-V特性曲線
外觀
C-V特性曲線(電容電壓特性曲線)是用來測量半導體材料和器件的一種方法。當所加電壓改變時,電容被測出。方法是使用金屬-半導體結(肖特基勢壘)或者PN結或者場效應管來得到耗盡層(其中載流子被全部抽走,但仍然有離子化的施主或晶體缺陷)。當電壓改變時,耗盡層深淺也發生變化。
應用
[編輯]該測量方法可以得到關於半導體摻雜,晶體缺陷之類的特性。
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/78/Illustration_of_C-V_measurement.gif/300px-Illustration_of_C-V_measurement.gif)
金屬-氧化物-半導體結構的C-V特性
[編輯]金屬-氧化物-半導體結構是MOSFET的一部分,用來控制晶體管溝道中勢壘的高低。
對於一個n通道MOSFET來說,該結構的工作特性可分為三個部分,分別與右圖對應:
累積區 (Accumulation region)
[編輯]當施加 VGB < 0 時,在n區域的表面會形成一個p通道。 電洞濃度的增加意味著電容增加,如附圖C-V曲線左側部分所示。
空乏區(Depletion region)
[編輯]當一個小的正電壓VGB > 0施加在閘極與基極端(如圖)時,價帶邊緣被推離費米能階,此時基體的電洞遠離閘極, 電洞濃度減少,造成低載子濃度, 此時電容變低(如C-V曲線中間所示)。
反轉區(Inversion region)
[編輯]當VGB > 0 且夠強時,接近閘極端的電子濃度會超過電洞。這個在p-type半導體中,電子濃度(帶負電荷)超過電洞(帶正電荷)濃度的區域,便是所謂的反轉層(inversion layer),如C-V曲線右側所示。
MOS電容的特性決定了金氧半場效電晶體的操作特性,但是一個完整的金氧半場效電晶體結構還需要一個提供多數載流子(majority carrier)的源極以及接受這些多數載子的汲極。
參考文獻
[編輯]- J. Hilibrand and R.D. Gold, "Determination of the Impurity Distribution in Junction Diodes From Capacitance-Voltage Measurements", RCA Review, vol. 21, p. 245, June 1960
- Alain C. Diebold (Editor) (2001). Handbook of Silicon Semiconductor Metrology. CRC Press. pp. 59–60. ISBN 0-8247-0506-8.
- E.H. Nicollian, J.R. Brews (2002). MOS (Metal Oxide Semiconductor) Physics and Technology. Wiley. ISBN 0-471-43079-X.
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- Sheng S. Li and Sorin Cristoloveanu (1995). Electrical Characterization of Silicon-On-Insulator Materials and Devices. Springer. Chapter 6, p. 163. ISBN 0-7923-9548-4.