半导体物理 第七章 电荷转移器件 图文
半导体物理课件-电子迁移
The drift motion of Carrier,Mobility
同理，对p型半导体 σ p = p 0 qµ p ⎯ (5) ⎯→
这里 空穴迁移率 µ p = v dp E v dp为空穴漂移速度
The drift motion of Carrier,Mobility
对一般半导体
σ = σn +σ p
半导体 物理
PHYSICS OF SEMICONDUCTORS 教 案:刘诺 制作 : 刘 诺 动画：刘诺，陈洪彬，赵翔，韩劲松 Email: liunuo2002@
电子科技大学 微电子与固体电子学院 微电子科学与工程系
第四章
半导体的导电性
Electrical conduction of semiconductors
The drift motion of Carrier,Mobility
二式比较 ⎛ vd ⎞ 则 σ n = n 0 q⎜ ⎟ = n 0 qµ n ⎯ (3) ⎯→ ⎝ E⎠ vd 这里 迁移率µ n = ⎯ (4 ) ⎯→ E
迁移率
表征了在单位电场下载流子的 平均漂移速度。
它是表示半导体电迁移能力的重要参数。
The Scattering of Carriers
The Scattering of Carriers
2）晶格振动散射
• 有N个原胞的晶体 有N个格波波矢q 一个q=3支光学波(高频)+3支声学波(低频) 振动方式: 3个光学波=1个纵波+2个横波 3个声学波=1个纵波+2个横波
格波的能量效应以hνa为单元
The drift motion of Carrier,Mobility
重 点
• 漂移运动 • 扩散运动 • 迁移率
电荷转移器件ctd
半导体器件物理
© Dr. B. Li
2ε sϕ s 1 )2 Wm = ( qN A
强反型后，再增加的VG主要降在SiO2层上，而ϕs基 本不变，Wm基本不变。 反型层电子来源主要由耗尽层复合中心产生电子－ 空穴对提供。强反型所需驰豫时间为：2τ
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ni
NA
用脉冲突然给栅极加上+VG(且VG >VT)，耗尽层来 不及反型—非平衡状态。 电子势阱的物理模型：
预先用小直偏压产生背景电荷填充界面态，以降低Q信损失
二、暗电流和存贮时间 1 J暗的影响 占掉部分可用存贮量 产生噪声 2 J暗的来源 界面态的产生作用 体内的产生作用 – 耗尽层本征激发 – 耗尽层复合中心的产生作用（主要） – 中性体内复合中心热产生的少子扩散（一个扩 散长度范围内）
半导体器件物理 © Dr. B. Li
自感生电场Eys的物理意义 信息电荷互斥，趋于散开；栅极感生正电荷对Q信吸 引，使其固定。 互斥力>吸引力，形成y方向的电场分量Eys 。 边缘电场Eyf的形成 电力线散开形成Ef在y方向分量Eyf。 开始时， Eys起主要作用；往后扩散和Eyf起作用。
半导体器件物理
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第七章电荷转移器件（CTD）
半导体器件物理
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TD分类
戽链器件－BBD（1969） CTD 电荷耦合器件CCD 表面CCD－SCCD 体内CCD－BCCD （埋沟）
（1970）
半导体器件物理
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7.1 CCD工作原理
• 电 荷 耦 合 器 件 (Charge Coupled Device ， 简 称 CCD)：70年代初由美国贝尔实验室研制成功的一 种新型半导体器件。 • CCD器件不同于其他器件的突出特点：以电荷作为 信号，即信息用电荷量(称为电荷包)代表，而其 它器件则都是以电压或电流作为信号的。 • CCD的基本结构是一种密排MOS二极管阵列，MOS二 极管将被偏置到深耗尽状态。
半导体物理_第七章_金属和半导体接触
2、如何实现欧姆接触？
总结
总结
总结
总结
总结
需修正:①镜像力；②隧道效应
总结
习题
习题
习题
Ehvhc6.62103470301100891.61019 1.78eV Ehvhc6.621034 40301100891.61019 3.10eV
实质上是半导体价带顶部附近的电子流向金属，填充金 属中EF以下的空能级，而在价带顶附近产生空穴。
加正向电压时，少数载流子电流与总电流值比称为少数 载流子的注入比，用 表示。对n型阻挡层而言：
7.3.2 欧姆接触
1、什么是欧姆接触？
欧姆接触应满足以下三点： 1、伏安特性近似为线性，且是对称的； 2、接触引入的电阻很小（不产生明显的附加阻抗）； 3、不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著改变。
空间电荷区 电子从体内到表面，势能增加，表面能带向上弯曲
2、WS >Wm 电子系统在热平衡状态时应有统一的费米能级
电子反阻挡层；低阻 ——欧姆接触
考虑价带的电子转移，留下更多的空穴，形成空间 电荷区。空穴从体内到表面，势能降低，能带向上 弯曲。
7.1.3 表面态对接触势垒的影响
金属和半导体接触前
7.2.2 热电子发射理论
1.热电子发射理论的适用范围：
——适用于薄阻挡层 ——势垒高度 >>k0T ——非简并半导体
lபைடு நூலகம் >> d
2.热电子发射理论的基本思想：
薄阻挡层，势垒高度起主要作用。 能够越过势垒的电子才对电流有贡献 ——计算超越势垒的载流子数目，从而求出电流密度。
半导体器件物理PPT课件
11
练习 假使面心结构的原子是刚性的小球，且面中心原子与 面顶点四个角落的原子紧密接触，试算出这些原子占此面 心立方单胞的空间比率。
解
12
例1-2 硅（Si）在300K时的晶格常数为5.43Å。请计算出每立方厘米体 积中硅原子数及常温下的硅原子密度。（硅的摩尔质量为 28.09g/mol）
解
13
29
●允带
允许电子存在的一系列准 连续的能量状态
● 禁带
禁止电子存在的一系列能 量状态
● 满带
被电子填充满的一系列准 连续的能量状态 满带不导电
● 空带
没有电子填充的一系列准 连续的能量状态 空带也不导电
图1-5 金刚石结构价电子能带图（绝对零度）
30
●导带
有电子能够参与导电的能带， 但半导体材料价电子形成的高 能级能带通常称为导带。
电子不仅可以围绕自身原子核旋转，而且可以转到另一个原子周围，即 同一个电子可以被多个原子共有，电子不再完全局限在某一个原子上， 可以由一个原子转到相邻原子，将可以在整个晶体中运动。
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共有化运动
由于晶体中原子的周期性 排列而使电子不再为单个 原子所有的现象，称为电 子共有化。
在晶体中，不但外层价电 子的轨道有交叠，内层电 子的轨道也可能有交叠， 它们都会形成共有化运动；
杂质来源
一）制备半导体的原材料纯度不够高； 二）半导体单晶制备过程中及器件制造过程中的沾污； 三）为了半导体的性质而人为地掺入某种化学元素的原子。
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金刚石结构的特点
原子只占晶胞体积的34%，还有66%是空隙， 这些空隙通常称为间隙位置。
杂质的填充方式
一）杂质原子位于晶格 间隙式杂质 原子间的间隙位置， 间隙式杂质/填充；
半导体物理第七章
反向击穿电压较低,反向漏电较高. ⓒ肖特基势垒二极管具有制备上的优势.
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7.3少数载流子的注入和欧姆接触
★欧姆接触
欧姆接触是金属-半导体接触的另一个重 要应用—作为器件引线的电极接触(非整 流接触).
欧姆接触的要求: 接触电阻应小到与半导 体的体电阻相比可以忽略(不影响器件的 电学特性).
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★ I-V特性的定性图象
①定性图象--阻挡层的整流作用: (仍讨论M/n-S 形成电子势垒) M/S接触是多子器件. 对M/n-S 形成的 电子势垒, 其输运特性主要由电子决定. ♦ 正向偏置, 半导体一侧电子势垒降低, 可 形成较大的正向电流. ♦ 反向偏置, 半导体一侧电子势垒升高, 反 向电流很小. 当反向偏置加大,反向电流可 趋于饱和.
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图7-10
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1938年,W. Schottky提出了基于整流二极 管的理论，称为肖特基二极管理论。这 一理论以金属和半导体功函数差为基础。
要定量讨论I-V特性,必须讨论电子是怎样 越过势垒的. 两种近似模型:
♦扩散理论—势垒区较厚,制约正向电流的 主要是电子在空间电荷区的扩散过程
欧姆接触的实现: 主要方法是对接触处的
半导体高掺杂, 利用隧道效应, 得到很小
的接触电阻
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两种接触的伏安特性：
I
1：整流接触（肖特基接触）
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半导体物理学课件7 p-n结
6.1 pn结及其能带图 6.2 pn结电流电压特性 6.3 pn结电容 6.4 pn结击穿 6.5 pn结隧道效应
6.1 pn结及其能带图
冶金结＿P区和n区的交界面
突变结 线性缓变结 超突变结
突变结＿均匀分布，交界处突变
6.1 pn结及其能带图 基本结构
PN结的形成
空间电荷区＝耗尽区 （没有可自由移动的净电荷，高阻区）
6.2 pn结电流 理想电流电压关系
计算流过p-n结电流密度的步骤：
1、根据费米能级计算耗尽区边界处注入的过剩少子 浓度。
2、以边界处注入的过剩少子浓度作为边界条件，求 解扩散区中载流子连续性方程——双极输运方程。 得到过剩载流子分布表达式。
3、将过剩少子浓度分布带入扩散电流方程得到扩散 电流密度。
6.2 pn结电流 理想电流电压关系
x xp时， np x np x np0
np0
exp
eV f kT
1 exp
xp x
Ln
x
xn时，
pn x
pn x
pn0
pn0
exp
eV f kT
1
exp
xn Lp
x
6.2 pn结电流 理想电流电压关系
根据电流连续性原理，通过p-n结中任一截面 的总电流是相等的，只是对于不同的截面，电子 电流和空穴电流的比例有所不同而已。
J Jn Jp
考虑-xp截面：
J Jn (xP ) JP (xP )
忽略了势垒区载流子 的产生和复合：
J Jn (xP ) J P (xn )
正向偏置时，半导体内的载流子浓度分布
突变结
N Axp ND xn
半导体物理学第七章知识点
第7章 金属－半导体接触本章讨论与pn 结特性有很多相似之处的金－半肖特基势垒接触。
金－半肖特基势垒接触的整流效应是半导体物理效应的早期发现之一：§7.1金属半导体接触及其能级图一、金属和半导体的功函数1、金属的功函数在绝对零度，金属中的电子填满了费米能级E F 以下的所有能级，而高于E F 的能级则全部是空着的。
在一定温度下，只有E F 附近的少数电子受到热激发，由低于E F 的能级跃迁到高于E F 的能级上去，但仍不能脱离金属而逸出体外。
要使电子从金属中逸出，必须由外界给它以足够的能量。
所以，金属中的电子是在一个势阱中运动，如图7-1所示。
若用E 0表示真空静止电子的能量，金属的功函数定义为E 0与E F 能量之差，用W m 表示：FM M E E W -=0它表示从金属向真空发射一个电子所需要的最小能量。
W M 越大，电子越不容易离开金属。
金属的功函数一般为几个电子伏特，其中，铯的最低，为1.93eV ；铂的最高，为5.36 eV 。
图7-2给出了表面清洁的金属的功函数。
图中可见，功函数随着原子序数的递增而周期性变化。
2、半导体的功函数和金属类似，也把E 0与费米能级之差称为半导体的功函数，用W S 表示，即FS S E E W -=0因为E FS 随杂质浓度变化，所以W S 是杂质浓度的函数。
与金属不同，半导体中费米能级一般并不是电子的最高能量状态。
如图7-3所示，非简并半导体中电子的最高能级是导带底E C 。
E C 与E 0之间的能量间隔C E E -=0χ被称为电子亲合能。
它表示要使半导体导带底的电子逸出体外所需要的最小能量。
利用电子亲合能，半导体的功函数又可表示为)(FS C S E E W -+=χ式中，E n =E C －E FS 是费米能级与导带底的能量差。
图7-1 金属中的电子势阱图7－2 一些元素的功函数及其原子序数图7-3 半导体功函数和电子亲合能表7-1 几种半导体的电子亲和能及其不同掺杂浓度下的功函数计算值二、有功函数差的金属与半导体的接触把一块金属和一块半导体放在同一个真空环境之中，二者就具有共同的真空静止电子能级，二者的功函数差就是它们的费米能级之差，即W M －W S ＝E FS －E FM 。
半导体物理第七章课件
半导体器件物理
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CTD分类
戽链器件－BBD（1969）
CTD 电荷耦合器件CCD 表面CCD－SCCD
（1970） 体内CCD－BCCD
（埋沟）
半导体器件物理
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7.1 CCD工作原理
• 电荷耦合器件(Charge Coupled Device，简称 CCD)：70年代初由美国贝尔实验室研制成功的一 种新型半导体器件。
Wm
( 后，再增加的VG主要降在SiO2层上，而s基 本不变，Wm基本不变。
❖反型层电子来源主要由耗尽层复合中心产生电子－空
穴对提供。强反型所需驰豫时间为：
半导体器件物理
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2 ni
NA
❖用脉冲突然给栅极加上+VG(且VG >VT)，耗尽层来 不及反型—非平衡状态。
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7.2 CCD物理性能
一、信息处理能力（最大电荷容量） 1. 理想的最大信号容量（势阱消失的值）
QpACoVp AVp d11
1:SiO2介电常数 d1： SiO2厚度
当d1一定，提高Vp（VG）可提高Qp。但是提高Vp受两个限制： A）半导体雪崩击穿限制 B）SiO2层击穿电场的限制
❖ 电子势阱的物理模型：
表面处电势s 很高，电子静电势能（-qs)很低，形成电 子势阱。
对一定器件，耗尽层越宽，则电子势能值也越大，即势阱 越深。
随时间，产生的电子－空穴对，在电场作用下，电子被 扫向表面处形成反型层，空穴扫向内部填充（中和）固 定 电 荷 区 ， 使 WWm ， 即 势 阱 变 浅 。 s 2F(bulk),SiO2层分压。
半导体物理学Chapter 7解析
exp[
qV (x)] k0T
qDn
d [n(x) exp( dx
qV (x))] k0T
在稳定情况下，J是一个与x无关的常数，从x＝0到x＝xd对上式积分，得
V (xd )
qN D
r0
x2 d
ns
n( xd
)
n0
Nc
exp(
qn
k0T
)
假定半导体是非简并的，并且体内浓度仍为平衡时的浓度n0。在x＝0处，
Wm Ws
接触前，未平衡的能级
平衡状态的能级
q(Vs' Vm ) Wm Ws
Vms
Vm
Vs'
Ws
Wm q
接触电势差
紧密接触
忽略间隙
Ws
Wm q
Vms
Vs
qVD qVs Wm Ws
当 Vms 很小时，接触电势差绝大部分
落在空间电荷区。 金属一边的势垒高度是
qns qVD En Wm
半导体内电场为零，因而
E(xd ) dV dx xxd 0
金属费米能级除以－q作为电势零点，则有 V (0) ns
势垒区中
E(xd )
dV (x) dx
qN D
r0
(x
xd )
V (x)
qN D
r0
( xxd
1 2
x2)
ns
外加电压V于金属，则 V (xd ) (n V ),而ns n VD
施主型表面态
受主型表面态
表面态密度钉扎
7.2 金属半导体接触整流理论
外加电压对n型阻挡层的影响 （a）V＝0 （b）V>0 (C)V<0 有外加电压时，若外加电压为正，势垒区高度下降
半导体物理学第七章知识点
半导体物理学第七章知识点第7章⾦属－半导体接触本章讨论与pn 结特性有很多相似之处的⾦－半肖特基势垒接触。
⾦－半肖特基势垒接触的整流效应是半导体物理效应的早期发现之⼀：§7.1⾦属半导体接触及其能级图⼀、⾦属和半导体的功函数1、⾦属的功函数在绝对零度，⾦属中的电⼦填满了费⽶能级E F 以下的所有能级，⽽⾼于E F 的能级则全部是空着的。
在⼀定温度下，只有E F 附近的少数电⼦受到热激发，由低于E F 的能级跃迁到⾼于E F 的能级上去，但仍不能脱离⾦属⽽逸出体外。
要使电⼦从⾦属中逸出，必须由外界给它以⾜够的能量。
所以，⾦属中的电⼦是在⼀个势阱中运动，如图7-1所⽰。
若⽤E 0表⽰真空静⽌电⼦的能量，⾦属的功函数定义为E 0与E F 能量之差，⽤W m 表⽰：FM M E E W -=0它表⽰从⾦属向真空发射⼀个电⼦所需要的最⼩能量。
W M 越⼤，电⼦越不容易离开⾦属。
⾦属的功函数⼀般为⼏个电⼦伏特，其中，铯的最低，为1.93eV ；铂的最⾼，为5.36 eV 。
图7-2给出了表⾯清洁的⾦属的功函数。
图中可见，功函数随着原⼦序数的递增⽽周期性变化。
2、半导体的功函数和⾦属类似，也把E 0与费⽶能级之差称为半导体的功函数，⽤W S 表⽰，即FS S E E W -=0因为E FS 随杂质浓度变化，所以W S 是杂质浓度的函数。
与⾦属不同，半导体中费⽶能级⼀般并不是电⼦的最⾼能量状态。
如图7-3所⽰，⾮简并半导体中电⼦的最⾼能级是导带底E C 。
E C 与E 0之间的能量间隔C E E -=0χ被称为电⼦亲合能。
它表⽰要使半导体导带底的电⼦逸出体外所需要的最⼩能量。
利⽤电⼦亲合能，半导体的功函数⼜可表⽰为)(FS C S E E W -+=χ式中，E n =E C －E FS 是费⽶能级与导带底的能量差。
图7-1 ⾦属中的电⼦势阱图7－2 ⼀些元素的功函数及其原⼦序数图7-3 半导体功函数和电⼦亲合能表7-1 ⼏种半导体的电⼦亲和能及其不同掺杂浓度下的功函数计算值⼆、有功函数差的⾦属与半导体的接触把⼀块⾦属和⼀块半导体放在同⼀个真空环境之中，⼆者就具有共同的真空静⽌电⼦能级，⼆者的功函数差就是它们的费⽶能级之差，即W M －W S ＝E FS －E FM 。
电荷转移器件
341第十章 电荷转移器件为谋求IC 设计的简化，导致一类新功能结构的发明，这类结构称为电荷转移器件（CTD ）。
在CTD 器件中，按工作原理划分，有两类不同的器件：电荷耦合器件()CCD 和斗链器件()BBD 。
10.1 电荷转移电荷转移的概念可以用增益为1以及输入阻抗无穷大的一系列放大器连成的链来说明，如图10-1a 所示。
当接通开关1S 时，输入讯号以电荷束（电荷包）的形式存贮于电容器1C 中。
断开1S ，然后接通2S ，存贮在1C 中的电荷将转移到电容器2C 中。
按照同样的程序进行下去，电荷将抵达输出端。
这种系统可以作为数字移位寄存器或模拟延迟线。
3S1A2A 3A 4A i v 0vi v 1φ2φ（b ）（c ）图10-1 电荷转移系统：（a ）运算放大器；（b ）MOS 晶体管；（c ）水桶模型342如果用一MOS 晶体管来代替每一放大器和开关，便得到图10-1b 所示的电路。
通过在相应的栅电极上加给电压脉冲，能使晶体管依次接通和关断，电荷则被存贮转移，正象图10-1所示的情形。
当实际系统中中，栅1和3被连接在一起加脉冲，栅2和4也是按这种方式连接的。
电荷转移可以形象地比喻成装满和倒空的水桶，如图10-1c 所示。
示于图10-1b 的电路称为斗链器件。
由于需要1φ和2φ两个分开的时钟脉冲，可以称它是一个二相系统。
在斗链器件中，电荷转移是通过采用分立或集成的元件在电路级基础上构成的。
在器件级基础上的电荷转移结构是通过电荷耦合器件()CCD 实现的。
在CCD 中，少数载流子存贮于建立在半导体表面的势阱中。
这些载流子通过依次填充和排空一系列势阱沿着表面输运。
在它的最简单形式中，CCD 是一串紧密排布的MOS 电容器，如象绘于图10-2的情形。
若在图10-2a中，电极2偏置在V 10，比它附近两个电极的偏置电压)5(V 高，这样就建立P VV 51=VV 102=VV 53=1 2 3 4 Al2P V V 51=V V 102=V V 153=1V 1 2 3 4 Al2（a ）（b ）图10-2 三相CCD 的基本动作：（a ）电荷贮存；（b ）电荷转移。
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第七章 电荷转移器件
§7.1 电荷转移
❖ 小结：
体表面形成由电离受主构成的负的空间电荷区。空间电荷区为耗
尽层。由于不是处于热平衡状态，耗尽层不受热平衡时的最大厚
度的限制，而直接由栅压VG的大小来决定。这时表面势也不受形 成强反型层时ψs=2φf的限制，也直接由VG 的大小来决定。在深 耗尽状态，耗尽层厚度Xd>Xdm，表面势ψs>2φf ，所以称之为深 耗尽状态。
CTD的核心是MOS电容的有序阵列(arrays)加上输 入与输出部分。在栅电极加上时钟脉冲电压时，在 半导体表面就形成了能存储少数载流子的势阱。用 光或电注入的方法把代表信号的少数载流子注入势 阱中。通过时钟脉冲的有规律变化，使势阱的深度 发生相应的变化，从而使注入势阱中的少数载流子 在半导体表面内作定向运动，再通过对少数载流子 的收集和再生得到信号的输出。
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第七章 电荷转移器件
§7.1 电荷转移
二、电荷耦合器件——CCD
图7-2 三相CCD动作， p+扩散用来限制沟道 1. 若在图7-2a中，电极2偏置在10V，比它附近两个电极的偏置电压(5V)高，
这样就建立了用虚线描绘的势阱，电荷存储在这个电极下边。 2. 现在让电极3偏置在15V，在电极3下边于是就建立起一个更深的势阱
第七章 电荷转移器件
Charge-Transfer Devices—CTD
电荷耦合器件 Charge Coupled Devices—CCD
斗链器件 Bucket-Brigade Devices—BBD
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第七章 电荷转移器件
电荷转移器件——CTD的基本原理
❖ CTD的核心是MOS电容的有序阵列加上输入与输出 部分。在栅电极加上时钟脉冲电压时，在半导体表 面就形成了能存储少数载流子的势阱。用光或电注 入的方法把代表信号的少数载流子注入势阱中。通 过时钟脉冲的有规律变化，使势阱的深度发生相应 的变化，从而使注入势阱中的少数载流子在半导体 表面内作定向运动，再通过对少数载流子的收集和 再生得到信号的输出。
2Vi 2
1 2VG Vi
1
（7-2-6）
表面势： S Vi VG Vi2 2Vi VG （7-2-5）
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第七章 电荷转移器件
§7.2 深耗尽状态和表面势阱
SCR厚度：
xd
2 S S
qNa
S
Co
1 2VG Vi
1
（7-2-7）
2. 实际MOS结构：
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第七章 电荷转移器件
§7.1 电荷转移
教学要求：
1. 概念：CTD、CCD、BBD 2. 了解CCD电荷转移过程。
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第七章 电荷转移器件
§7.1 电荷转移
一、电荷转移原理
数字移位寄存器
图
模拟延迟线
7-1
电 荷 转
两个分开的时钟脉 冲——二相系统
计入功函数和氧化层电荷的影响，需引入平带电压VFB，则 有效的栅极电压为： VG-VFB ，代入（7-2-5）式，就可以得 到实际MOS的表面势与VG的关系：
表面势： S VG VFB Vi Vi 2 2Vi VG VFB （7-2-8）
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第七章 电荷转移器件
§7.2 深耗尽状态和表面势阱
CCD是利用在MOS结构栅极下使半导体表面形成深耗尽状态进 行工作的。
深耗尽状态：当VG>2φf时，要达到表面反型层需要有一个过渡过 程。在此过渡过程中，半导体处于非热平衡状态—深耗尽状态。
这一弛豫过程所需的弛豫时间约为
Na / G 2 0 Na / ni
在深耗尽状态中，栅极的正电压排斥P型衬底中的空穴，使半导
第七章 电荷转移器件
§7.2 深耗尽状态和表面势阱
为简便起见，引入
Vi
S qNa Co 2
（7-2-3）
Vi s 0 xoqNa Co
Vi为耗尽层厚度为（ xoS o ）时，在氧化层上产生的电压降。
VG S
2Vi
1
1
2
2
S
（7-2-4）
1 2 S
1 2
2Vi
1 2
2Vi
4VG
1 2
§7.2 深耗尽状态和表面势阱
【例】P－Si衬底，Na= 5×1014cm-3，xo=150nm，氧化层中正 电荷的密度 Qo= 1012cm-2，金属电极为Al的MOS结构。 当 VG=16V 时，计算得：Vi=0.16V，ψs≈15V。显然ψs >2φf，在非热平衡状态，表面处于深耗尽状态。
这种深耗尽状态，意味着表面处的电子的静电势能-qψs特别 低，因此也称为表面势阱。表面势ψs的值标志势阱的深度。
移
系
斗链器件——BBD
统
电荷转移通过采用
分立或集成的元件
在电路级基础上构
成的。
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第七章 电荷转移器件
§7.1 电荷转移
二、电荷耦合器件——CCD 在器件级基础上的电荷转移结构是通过电荷耦合器 件——CCD实现的。在CCD中，少数载流子存储于 建立在半导体表面的势阱中。这些载流子通过依次 填充和排空一系列势阱沿着表面输运。在它的最简 单形式中，CCD是一串紧密排布的MOS电容器， 如图7-2的情形所示。
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第七章 电荷转移器件
§7.2 深耗尽状态和表面势阱
❖ 深耗尽状态下的SCR厚度和表面势： 1. 理想MOS结构：
S
qNa xd 2 2 S
xd
2 S S
qNa
QS qNa xd
1
VG
Vo
S
QS Co
S
S
2
S qN Co2
a
S
2
（7-2-2）
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第七章 电荷转移器件
§7.2 深耗尽状态和表面势阱
教学要求：
1. 了解深耗尽状态及其物理过程。 2. 导出深耗尽状态下的空间电荷区厚度公式
（7-2-7），以及表面势与栅极电压的关系式 （7-2-8）和（7-2-9）。
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第七章 电荷转移器件