Металл ва ярим ўтказгич (МЯ) контакти

^ 2.4. Юпқа диэлектрик ва ярим ўтказгичларда электр токи

Интеграл микросхемалар (ИМС) ҳажм ёки плёнка таркибига эга бўлиб, ярим ўтказгич, диэлектрик ва ўтказгич асосида тайёрланади. Ҳажмий таркибда ярим ўтказгичли ҳамда плёнкали таркибда плёнкали ва гибрид ИМСлар тайёрланади.

Металл оралиғида юпқа диэлектрик бўлиб, уларга металл-диэлектрик- металл (МДМ) таркиб дейилади. МДМ таркибнинг металл ва диэлектрик оралиғида потенциал баръер бўлиб, юпқа диэлектрик пардадан инжекцион ток оқади, натижада диэлектрикларда ҳажмий электр заряди ҳосил бўлади.

Интеграл микросхемаларда диэлектрик пардалар изоляцион қатлам ва ҳимоя воситаси сифатида фойдаланилади. Бу пардалар германий ва кремний материалидан тайёрланади.

Ярим ўтказгичли плёнкалардан актив плёнкали элементлар (диод, транзистор, калит ва хотира қурилмалари) ҳосил қилишда қўлланилади. Материал сифатида кадмий қотишмаси, титан икки оксиди, қўрғошин теллур, антимонид алюмин ишлатилади. Ярим ўтказгичли юпқа плёнкалар (германий, кремний, галлий арсенид ва ҳ.к.) юпқа диэлектрикларнинг хоссасига ўхшаш физик хоссага эга. Юпқа ярим ўтказгичли асбобларда металл-диэлектрик-ярим ўтказгич (МДЯ) ва металл-оксид-ярим ўтказгич (МОЯ) контактлари кенг қўлланилади. Юпқа диэлектрик ва ярим ўтказгичли плёнкаларда заряд ташувчилар билан боғлиқ физик жараёнлар юз беради. Плёнкали элементлар хоссасига заряд ташувчилар таъсир этишига қараб, асбобларнинг вольт–ампер тавсифига асосан физик жараёнларни кўриш мумкин.

Ҳажмий заряд билан чегараланувчи токлар (ХЗЧТ). Бундай токлар металл- диэлектрик ёки юқори қаршиликли ярим ўтказгич–металл контактларида кузатилади. Бу ҳолатда электронларни металлдан ярим ўтказгичга инжекцияси юз беради. Диэлектрик ва ярим ўтказгичли плёнкаларида нуқсонлар мавжуд бўлиб, улар заряд ташувчиларни ушлаб қолувчи марказларга айланади. Бу марказлар заряд ташувчиларни ушлаб қолиб, диэлектрикларда токни чегараловчи қузғалмас ҳажмий зарядни ҳосил қилади.

Металл-диэлектрик-металл таркиби симметрик ва носимметрик бўлади. Симметрик таркибли МДМ лар диэлектрик плёнканинг икки томонидаги электродлар бир хил материалдан тайёрланади.

Бу ҳолда иккала томондаги потенциал баръер бир бирига тенг бўлиб, заряд ташувчиларни инжекцияловчи электрод бўлиб ҳизмат қилади.

Носимметрик таркибларда электродлар турли жинсли металлдан тайёрланади. Биринчи контактнинг потенциал барьери икинчисиникидан катта бўлади. Носимметрик металл-диэлектрик-металл контактларида заряд ташувчиларнинг бир томонлама инжекцияси бўлади. Носимметрик реал таркибда потенциал диаграмма, диэлектрикда юз берадиган ҳажмий заряднинг таъсиридаги сингари ночизиқли қонунга бўйсинади.

МДЯ носимметрик таркибга турли қутбли доимий ток берилганда, улар тўғрилаш хоссасига эга бўлади.

Металл-диэлектрик-металл таркибини диод сифатида қўллаш мумкин. Носимметрик таркибли тўғриловчи диоднинг вольт–ампер тавсифига қараб, уларда юз бераётган физик жараёнларни тушунтириш мумкин. МДМ таркибига тўғри йўналишда кучланиш берилганда заряд ташувчиларнинг инжекцияси ортади. Диэлектрикда электронлар консентрацияси потенциал ва электр майдон кучланганлиги қайта тақсимланади. Натижада, ток зичлиги ортиб, ҳажмий зарядни чегараловчи ток ҳосил бўлади. Заряднинг катталиги ташқи электр майдонга боғлиқ.

ХЗЧТ бўлганда МДМнинг вольт–ампер тавсифи чизиқли бўлмай, бир неча қисмдан иборат. МДМнинг ток катталиги ва ВАТнинг кўриниши заряд ташувчиларнинг тенг тақсимланган консентрация ва инжекцияланишига боғлиқ. Кичик кучланишда (ВАТнинг 1 қисми) инжекцияланувчи заряд ташувчиларнинг қиймати тенг тақсимланган заряд ташувчиларнинг консентрациясидан кам бўлгани учун ток ўзгариши Ом қонунига бўйсинади (2.1-расм).