Mdy strukturu (keçidi)

MDY strukturu (keçidi)
MDY-strukturu (metal - dielektrik - yarımkeçirici) - yarımkeçirici lövhə – 3, onun səthlərindən birində nazik dielektrik təbəqə – 2 (qalınlığı 1 mkm-də az) və metal elektrod – 1 və omik kontaktdan – 4 ibarətdir (Şəkil 1). MDY-strukturlar, MDY tranzistorlarını, MDY kondensatorlarını, yük əlaqəli qurğuları, kompüterlər üçün yaddaş elementlərini və s. yaratmaq üçün istifadə olunur. MDY-strukturuna V gərginliyi tətbiq olunduqda yarımkeçiricidə dielektrik sərhədin yaxınlığında elektrik sahəsi yaranır. Bu sahə yarımkeçiricidəki yük daşıyıcılarının yenidən paylanmasına səbəb olur, səthə yaxın yük daşıyıcılarının konsentrasiyası dəyişir və nəticədə yarımkeçirici lövhənin səthə yaxın təbəqəsinin elektrik keçiriciliyi dəyişir. Bu sahə effekti adlanır. Çox vaxt sahə effekti anlayışı kimi, eninə elektrik sahəsinin təsiri altında bərk cismin keçiriciliyinin dəyişməsi başa düşülür. MDY- strukturu ilk dəfə Amerika fizikləri U.Şokli (W.Shockley) və C.L.Pirson (G.L.Pearson) tərəfindən öyrənilmişdir.

Şəkil 1. MDY strukturu
1 - Sürgü, 2 – Sürgü altı dielektrik, 3 - yarımkeçirici altlıq, 4 - ohmik kontakt
Şəkil 2-də sürgüdə V gərginlik olmadıqda solda p tip (sağda n-tip) yarımkeçirici əsasında MDY strukturunun enerji diaqramı göstərilmişdir. Ştrixlənmiş sahə T=0 K-də elektronların məskunlaşdığı hala uyğundur; F– elektronların metaldan çıxış işidir; –elektronun vakuumda olan enerjisidir; – valent zonasının max enerjisidir; –keçirici zonanın min enerjisidir; – Fermi səviyyəsi; – yarımkeçiricinin qadağan olunmuş zonasının eni. V=0 olduqda zonalar əyilmir.

Şəkil 2.
V≠0 olduqda zonaların əyilməsi baş verir. Burada 3 hal mümkündür.
V<0 olduqda zonaların “yuxarı” əyilməsi baş verir (Şəkil 3 a). Bu yarımkeçiricinin səthində deşiklərin sayının artmasına səbəb olur və onların konsentrasiyası olar. Bu zaman yarımkeçiricinin səthi yaxınlığında əsas yük daşıyıcılarla zənginləşmiş təbəqə formalaşır.
V>0 olduqda zonaların “aşağı” əyilməsi baş verir (Şəkil 3 b). Bu zaman yarımkeçiricinin səthi yaxınlığında əsas yük daşıyıcıların sayı azalır və əsas yük daşıyıcıların “kasıblaşmış” təbəqəsi formalaşır.
Tətbiq olunan gərginliyin (müsbət potensialın) sonrakı artımı zamanı zonalar o qədər çox əyilir ki, qadağan olunmuş zonanın ortası yarımkeçiricinin səthi yaxınlığında E_F Fermi səviyyəsindən aşağı enir (Şəkil 3 v). Bu andan başlayaraq yarımkeçiricinin səthi yaxınlığında elektronların konsentrasiyası deşiklərin konsentrasiyasından çox olur və invers hala uyğun təbəqə yaranır.
a) b) c)
Şəkil 3. V < 0 (a), V> 0 (b) və eV>E_g/2 (c) hallarına uyğun p tip yarımkeçirici əsasında MDY strukturunun enerji diaqramı

Şəkil 4. Güclü inversiya rejimində MDY strukturunun səthə yaxın təbəqəsinin zona diaqramı; E_i- qadağan olunmuş zonanın ortası; ψ- elektrostatik potensial; ştrixlənmiş oblast T→0K-də elektronların enerji səviyyəsinə uyğundur.
Güclü inversiya zamanı keçirici zonanın E_c dibi E_F-dən aşağı düşdükdə (şək. 4) inversiya təbəqəsində elektronların konsentrasiyası T temperaturdan zəif asılıdır və inversiya təbəqəsinin σ keçiriciliyi metallik xarakter daşıyır . İnversiya təbəqəsi yarımkeçiricinin əsas hissəsindən əsas yükdaşıyıcıların kasıblaşmış (tükənmiş) təbəqəsi (elektronların və deşiklərin konsentrasiyasının kiçik) olduğu təbəqə ilə ayrılır.