Forte inversione condensatore MOS
Inviato: 2 lug 2017, 21:14Ciao a tutti, c'è una cosa che non mi ricordo dal corso di fisica dello stato solido e andandola a cercare su 2 libri mi ha causato ancora più confusione.
Supponendo che il condensatore MOS sia formato da un metallo, un ossido e e un semiconduttore di tipo p, si afferma che in condizioni di forte inversione nella superficie tra il semiconduttore e l'ossido esistono dei elettroni liberi.
La mia domanda è da dove vengono tali elettroni liberi. Un semiconduttore di tipo p ha atomi accettori quindi con una lacuna in più neutralizzata in totale dal suo nucleo che ha solo 3 protoni. Durante l'inversione, tali lacune per effetto della tensione positiva applicata al gate vengono respinte dalla superficie del semiconduttore verso il suo interno, quindi si ha uno strato di neutralità di carica dove non ci sono lacune ma la carica è nettamente negativa dovuta ai nuclei degli atomi accettori. Se tutto ciò che ho scritto è giusto, non riesco a capire da dove vengano gli elettroni liberi di cui parlano i libri.
A rendere ancora più confusa la questione è l'incongruenza che a parer mio esiste tra 2 libri. Sul Sedra smith ed. 6 si dice che tali elettroni liberi sono attratti dal drain e dal source, che ne possiedono in abbondanza essendo di tipo n, reagendo alla tensione positiva del gate. Questo è detto nella trattazione del MOSFET, e quindi implicherebbe che tale comportamento non esiste nel semplice condensatore MOS che appunto non possiede il source e il drain. Ma ciò è smentito dal libro di dispositivi, lo Sze, che parlando del condensatore MOS (quindi tralasciando dalla trattazione qualsiasi source e drain) parla di condizione di forte inversione alla superficie del semiconduttore e di elettroni liberi che li si accumulano.
C'è qualcosa che mi sfugge, mi sapreste aiutare?
Supponendo che il condensatore MOS sia formato da un metallo, un ossido e e un semiconduttore di tipo p, si afferma che in condizioni di forte inversione nella superficie tra il semiconduttore e l'ossido esistono dei elettroni liberi.
La mia domanda è da dove vengono tali elettroni liberi. Un semiconduttore di tipo p ha atomi accettori quindi con una lacuna in più neutralizzata in totale dal suo nucleo che ha solo 3 protoni. Durante l'inversione, tali lacune per effetto della tensione positiva applicata al gate vengono respinte dalla superficie del semiconduttore verso il suo interno, quindi si ha uno strato di neutralità di carica dove non ci sono lacune ma la carica è nettamente negativa dovuta ai nuclei degli atomi accettori. Se tutto ciò che ho scritto è giusto, non riesco a capire da dove vengano gli elettroni liberi di cui parlano i libri.
A rendere ancora più confusa la questione è l'incongruenza che a parer mio esiste tra 2 libri. Sul Sedra smith ed. 6 si dice che tali elettroni liberi sono attratti dal drain e dal source, che ne possiedono in abbondanza essendo di tipo n, reagendo alla tensione positiva del gate. Questo è detto nella trattazione del MOSFET, e quindi implicherebbe che tale comportamento non esiste nel semplice condensatore MOS che appunto non possiede il source e il drain. Ma ciò è smentito dal libro di dispositivi, lo Sze, che parlando del condensatore MOS (quindi tralasciando dalla trattazione qualsiasi source e drain) parla di condizione di forte inversione alla superficie del semiconduttore e di elettroni liberi che li si accumulano.
C'è qualcosa che mi sfugge, mi sapreste aiutare?
la densità di trappole, 
la velocità di deriva termica, 
la sezione di cattura degli elettroni nel cristallo dovuta al livello proibito 
e infine 
è la probabilità che lo stato 
coincide con la distribuzione di Fermi.
e 
sono rispettivamente le probabilità di emissione di elettroni e lacune.
con 
e 
con 
ottenendo le espressioni per le probabilità di emissione di elettroni e lacune:
![U=\frac{n_{t}v_{th}\sigma _{n}\sigma _{p}\left( pn-n_{i}^{2} \right)}{\sigma _{p}\left[ p+n_{i}e^{\frac{{E}_{i}-{E}_{t}}{kt}} \right]+\sigma _{n}\left[ n+n_{i}e^{\frac{{E}_{t}-{E}_{i}}{kt}} \right]}](/forum/latexrender/pictures/045768a77bde1b767c38946d1c48016c.png "U=\frac{n_{t}v_{th}\sigma _{n}\sigma _{p}\left( pn-n_{i}^{2} \right)}{\sigma _{p}\left[ p+n_{i}e^{\frac{{E}_{i}-{E}_{t}}{kt}} \right]+\sigma _{n}\left[ n+n_{i}e^{\frac{{E}_{t}-{E}_{i}}{kt}} \right]}")
![U=\frac{\left( pn-n_{i}^{2} \right)}{\tau _{n_{0}}\left[ p+n_{i}e^{\frac{{E}_{i}-{E}_{t}}{kt}} \right]+\tau _{p_{0}}\left[ n+n_{i}e^{\frac{{E}_{t}-{E}_{i}}{kt}} \right]}](/forum/latexrender/pictures/437101c3366d27015823874da41d8e67.png "U=\frac{\left( pn-n_{i}^{2} \right)}{\tau _{n_{0}}\left[ p+n_{i}e^{\frac{{E}_{i}-{E}_{t}}{kt}} \right]+\tau _{p_{0}}\left[ n+n_{i}e^{\frac{{E}_{t}-{E}_{i}}{kt}} \right]}")
![U=\frac{\left( pn-n_{i}^{2} \right)}{\tau _{0}\left[ n+p+2n_{i}\cosh \left( \frac{{E}_{t}-{E}_{i}}{kT} \right) \right]}](/forum/latexrender/pictures/6c36885dd3762e4117dd35d09f234a60.png "U=\frac{\left( pn-n_{i}^{2} \right)}{\tau _{0}\left[ n+p+2n_{i}\cosh \left( \frac{{E}_{t}-{E}_{i}}{kT} \right) \right]}")
. 
