與金絕半結構相關之交換現象與交換元件

Abstract

本論文是對和金絕半結構相關之交換現象和交換元件作理論和實驗的探討。第一主題 是研究ＰＮＰＮ蕭克萊二極體的電流一電壓特性，以及反折狀況。在本工作，ＰＮＰ Ｎ蕭克萊二極體的電流一電壓特性以數值模擬方法求得。重點在研究以電壓觸發的反 折狀況。吾人將電流增益及倍增因數以其交流量表示，得到一個反折狀況的妙定義。 並證明此定義比以往任何定義更好。 第二主題是研究一種ＭＩＮＰＮ元件的交換特性。吾人研究此ＭＩＮＰＮ元件之電流 一電壓特性。重點在其交換時的物理過程。計算機模擬及實驗測量均顯示此元件可能 出現一態及二態的交換。其交換是由於逆向ＰＮ接面之崩潰及其二個組合的ＮＰＮ和 ＭＩＮＰ電晶體的電流增益，金絕半少數載子注入在決定元件交換特性上占有很重要 的角色，實驗印證反折電壓及穩住電壓可以用基極偏壓使其改變。這可做為金絕半結 構少數載子增加的另一明證。 第三主題是研究ＭＩＮＰＩＭ元件，當它長了一層薄氧化層的影響。吾人以實驗證明 ＭＩＮＰＩＭ元件可以做為一混合器（加法器）它利用二個金絕半接面。面對面的， 並和一逆向偏壓的ＰＮ接面以形成兩個金絕半電晶體，以做為混波之用。此元件在過 電壓性況下會導致ＮＰ接面崩潰以發生交換。一次或兩次交換視氧化層的層數而定， 基極偏壓會導至能帶偏移，ＮＰ接面倍增改變或逆向金絕半空乏層的改變，或少數載 子注入比率改變，因而改變其反折電壓或穩住電壓。 第四主題是研究其它金絕半交換元件。由兩個ＰＮ接面二極體組成的元件當偏壓加上 時會像ＳＣＲ一樣工作。而當雙向交流電壓加上時，它的工作像一個雙向三極體（Ｔ ＲＩＡＣ）。由於這一層薄氧化層，所有實驗元件當逆向偏壓接面崩潰後均有少許的 電壓下陷情形發生。能帶移動使得Ｍ－Ｉ－ｎ Ｓｉ有價電子流動。而Ｍ－Ｉ－ｐ Ｓｉ有熱電子流動。這些均會使注入效顯著增加。元件的穩住電壓小。本工作做了一 系列的實驗以證實此理論。