2.2 Сурет. Тасушы зарядтардың қозғалғыштығының қоспаның концентрациясына және температураға тәуелділігі.

(2.2) – (2.5) есепке алсақ жартылай өткізгіштіегі толық токтың тығыздығы , ток тығыздығының теңдеуі деп аталатын формуламен анықталады:

Ток тығыздығын анықтау үшін электрлік өрістің кернеулігі және тасушы зарядтардың концентрациясы белгілі болуы қажет.

ржәне п концентрациясы екі айнымалы функция – х координатасы және уақыт t:p(x, t) жәнеn (x,t)болып табылады. Бұл функциялар, кез келген уақытта тасушы зарядтың қозғалысын суреттейтін, ағынның үздіксіздігінің теңдеуінің шешімі болып табылады. Үздіксіздік теңдеуі, жартылай өткізгішті материалдың аз ғана көлемінде тасушы зарядтардың концентрациясының өзгерісін суреттейтін, теңдеудің жүйесі болып табылады.

Тасушы зарядтардың айнымалы генерациясын шақыратын, әсер ететін факторлар жоқ кезде, кемтік және электрондар үшін үздіксіздік теңдеуі мына түрде жазылады:

Мұндағы p_o және n_o– кемтік және электрондардың концентрациясының тепе – теңдің мағынасы; – басы артық (избыточные) концентрация; тасушы зарядтардың орташа өмір сүру уақыты.

Жартылай өткізгіште өріс жоқ болған жағдайда (E=0) немесе оның әсерін әдейі елемеуге болғанда, үздіксіздік теңдеуі айтарлықтай оңайлайды. Егер жартылай өткізгіште көлемді заряд бар болса» яғнм егер кернеулік Е х бойында өзгереді), үздіксіздік теңдеуін шешу кезінде Пуассон теңдеуін қолданады. (2.8), (2.9) теңдеуі процесстердің сандық бағасы үшін, жартылай өткізгішті құрылымдардағы тасушы зарядтардың қозғалысы, мысалы, ИМС транзисторлардың жиілікті және күшейткіш параметрлерін анықтау үшін, микроэлектроникада кеңінен қолданылады.

Микроэлектронды құрылғылардағы контактты құбылыс. Контактты құбылыс микроэлектроникада маңызды рөлді алады. Барлық электрлік контакттар омдық (сызықты), сызықты емес және инжекциялаушы деп бөлуге болады. Контактпен орындалатын, нақты мәселеге тәуелді, оған әр түрлі талаптар қойылады. Сонымен, омдық контакттар аз кедергіге ие болуы, жіберілетін сигналдың формасын бұрмаламау, шуылды болдырмау, сызықты волть – амперлік сиппаттамаға ие болуы тиіс. Сызықты емес контакттар сигналдың сызықты емес түрлендіруді болдыру (түзету, детектрлеу, жиілікттерді көбейту және т.б.), сызықты емес вольт – амперлік сиппаттамаға ие болуы және нақты жағдайларда (теріс кедергі бойынша, кернеуді, қалыңдықты, сиымдылықты тесіп өтетін) арнайы талаптарға жауап беруі тиіс. Биполярлы транзисторларда қолданылатын, инжекциялаушы контакттар, бір бағытта ғана негізгі емес зарядты тасушылардыинжекциялау қажет. Бұл үшін контакт ассиметриялық болуы тиіс.

Микроэлектроникада келесі контакттың құрылымдары көбірек таралған: металл – металл, металл – шалаөткізгіш, металл – диэлектрик, шалаөткізгіш – шалаөткізгіш және шалаөткізгіш – диэлектрик. Екі металлдың контактісі көбірек таралған. Мұндай контакттар төмен кедергіге ие болуы қажет.

Металл – шалаөткізгіш контактісі омдық, және сызықты емес секілді болуы мүмкін. Шалаөткізгішті металлдың омдық контактісі шалаөткізгішті ИМС активті және пасситі элементтерінде, және гибридті ИМС активті элементтерінде кеңінен қолданылады. Төмен кедергімен сипатталған, о мдық контактіні қамтамасыз ету металлдың А_м және шалаөткізгіштің А_п электрондардың шығу жұмысының арақатынасына тәуелді. Сонымен, электрондардың шығу жұмысының арақатынасына тәуелді шалаөткізгіштің приконтактты облысы сапаландыруы мүмкін немесе электрондардың жүдеуі (обедненный), соңғы нәтижеде шалаөткізгіштің приконтактты облысында көлемді зарядтың қабатын құру және негізгі заряд тасушылардың қайта бөлінуін болдырады. Сапалы қабаттың бар болуы жүйенің кедергісі толығымен шалаөткізгіштің нейтральді қабатымен анықталады және де түсірілген кернеудің шамасына тәуелді болмайды. Мұндай түзетпейтін контакттар омдық болып табылады. Омдық контактты алу үшін, приконтактты облыс негізгі заряд тасушылармен артуы үшін, маталлды таңдау қажет.

Приконтактты облыстажүдеген тасушы қабаттармен шалаөткізгіште мұндай қабат жоғары меншікті кедергіге ие болады және сондықтан барлық жүйенің кедергісін анықтайды. Сыртқы кернеуге әр түрлі өрістік түсіруприконтактты қабаттың кедергісін өзгертеді. Мұндай контакттар түзету қасиетіне ие болады және диодтарды жүзеге асырудың негізі болуы мүмкін.

Шығу жұмысының айырмашылығы көп және шалаөткізгіштегі тасушы зарядтардың концентрациясы азболған сайын, қабаттың ені көбірек болады. Түзеткіш контактты металл шалаөткізгіш, Шоттки барьерімен шалаөткізгішті элементтерді құру үшін, микроэлектронды құрылымдарда кеңінен қолданады.

р – n –өткелі ИМС активті және пассивті элементтерін құру үшін, сонымен бірге олардың арасын ажырыту (изоляция) үшін жартылай өткізгішті микроэлектроникада кеңінен таралған. Микроэлектрониканың өнімдерінде бірқалыпты, симметрялы емес өткелдер жиірек кездеседі, бір облыста негізгі тасушы зарядтардың концентарциясы айтарлықтай олардың концентрациясын басқа облыста жоғарылатады: р_ро >>n_no немесе n_no>>p_po . Негізгі p- n-өткелдің облысында қоспалардың таралуы, диффузия әдәсімен дайындалатын, белгісіз қателікті 2.3, a,б суретте көрсетілгендей сызықты деп алуға болады. Өткел үшін әділ теңдік

Мұндағы а –p- n – өткелдегі қоспаның концентрациясының градиенті.