Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
5.6. Экспериментальное измерение генерационно-рекомбинационных шумовЭквивалентное шумовое сопротивление флуктуаций напряжения, связанное с генерационными процессами через ХШР-центры в обедненных слоях переходов затвор — канал, имеет вид [уравнение (5.42)]
где Подобное поведение на самом деле наблюдалось Хаслеттом и Кенделлом [18]. Они провели измерения шумов на большом количестве которых они имеют место. Даже транзисторы разных фирм-изготовителей давали сходные результаты; во всех случаях наблюдались ярко выраженные пики, как на рис. 5.6. Было найдено, что температура, при которой определенный пик имеет место, уменьшается по мере уменьшения частоты, на которой проводились измерения.
Рис. 5.6. Зависимость эквивалентного шумового напряжения от температуры при постоянном значении частоты (согласно работе [18], с любезного разрешения, Такое поведение соответствует уравнению (5.48). Так как золото стали использовать в коммерческих ПТ, то очевидно присутствие некоторого количества золота в кристаллической решетке кремния у таких приборов. Теперь уже золото в кремнии является хорошо изученным амфотерным центром с акцепторным уровнем, очень близким к собственному уровню Ферми в середине запрещенной зоны кремния, и донорным уровнем около Хаслетт и Кенделл предположили, что этот акцепторный уровень золота обусловливает пик шума при температуре около 300 К (рис. 5.6). Этот пик ярко выражен и наиболее понятен из наблюдаемых. Существование же пика между 100 и 200 К объяснить труднее, но с уверенностью можно считать, что этот пик не связан с донорным уровнем золота, так как он находится значительно ниже середины запрещенной зоны кремния, чтобы давать шумовой вклад, сравнимый по величине с вкладом, обусловленным акцепторным уровнем золота. Кроме того, маловероятно, чтобы этот пик был обусловлен кислородом, как это предположили Клаассен и Робинсон [35], так как в этом случае значение сечений захвата должно быть неразумно большим. Хаслетт и Кенделл [18] предположили, что механизмом, обусловливающим появление данного пика, может быть межзарядный обмен носителей между дислокациями (которые действуют в качестве ловушек с энергией и сечениями захвата, близкими к тем, что у акцепторного уровня золота) и уровнем золота, расщепленным за счет напряжений в кристаллической решетке. Третий пик, который на частоте Интересное исследование низкочастотного избыточного шума было проведено недавно Кандиахом и Вайтингом [26]. Их конечная цель заключалась в улучшении характеристик Однако самым замечательным в методе, использованном Кандиахом и Вайтингом, было то, что он позволял наблюдать за флуктуациями единичных зарядов на индивидуальных ХШР-центрах. Это достигалось очисткой канала за счет изменения смещения на втором затворе. В частности, центр, находящийся перед началом этой процедуры в обедненном слое над каналом, по мере увеличения напряжения смещения на втором затворе до среднего уровня переходил в канал, а затем по мере того, как напряжение смещения на втором затворе достигало максимального значения, и в обедненный слой, который находился под каналом ПТ. Если флуктуации зарядовых состояний ХШР-центра зависят от его местоположения, приводя, скажем, к существенному различию уровня флуктуации при расположении центра в нейтральной или обедненной области Кандиах и Вайтинг нашли, что большая часть избыточного шума появляется за счет ХШР-центров, локализованных в узкой переходной области шириной около 1000 А между каналом и полностью обедненной областью перехода затвор — канал. На рис. 5.7 приводится пример их наблюдений, указывающий на присутствие двух центров, которые обозначены буквами
Рис. 5.7. Избыточный шум ПТ с Большие различия в Кандиах и Вайтинг связывают пики шума с ХШР-центрами с мелкими энергетическими уровнями в запрещенной зоне полупроводника. О наблюдениях значительного шума от таких центров при низких температурах сообщали Хаслетт и Кендалл [18] и Ванг с сотр. [70]. Если бы эмиссия заряда была только единственным механизмом действия такого мелкого центра, то время нахождения центра в одном зарядовом состоянии было бы намного больше, чем время нахождения в другом, за счет асимметрии уровня энергии центра в запрещенной зоне. Шум от такого центра в этом случае был бы незначительным. Однако если некоторое количество свободных зарядов находится вблизи данного центра, то время флуктуации значительно уменьшилось бы в результате процессов захвата зарядов, и шум такого центра был бы заметен. Такой механизм был предложен Кандиахом и Вайтингом для объяснения избыточного шума, наблюдаемого в случае очень узкой переходной области (см. сноску на с. 136) между каналом и полностью обедненной областью перехода. По-видимому, попеременная эмиссия электронов и дырок с центров, имеющих уровни в середине запрещенной зоны и находящихся на всем протяжении обедненного слоя (механизм, рассмотренный Сахом [50]), вносит незначительный вклад в низкочастотный шум при температурах ниже 200 К. Согласно работе Кандиаха и Вайтинга, число активных ХШР-центров с мелкими энергетическими уровнями в переходной области (см. сноску на с. 136) качественного ПТ с шириной канала около
|
1 |
Оглавление
|