高考申論題
109年
[電子工程] 半導體工程
第 十 題
請畫出一金屬/氧化層/p-type半導體結構如圖(二)之平衡能帶圖，其中金屬電子親和力為qΦm，氧化物厚度d，氧化層電子親和力為qχi，p-type半導體電子親和力為qχ，功函數qΦs，其中qΦm > qχ，並說明此能帶圖在三種不同電壓（V < 0、V > 0及V >> 0）作用時會產生那三種變化？（12分）
(附圖為圖(二) MOS結構示意圖)
(附圖為圖(二) MOS結構示意圖)
📝 此題為申論題
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看到MOS結構能帶圖與外加偏壓，首先應確認基底為p-type，接著以熱平衡（費米能階拉平）為基準繪製能帶圖，需準確標註功函數與電子親和力等關鍵物理量。其次，根據外加偏壓極性（閘極金屬端電位），判斷表面能帶彎曲方向（正壓向下彎、負壓向上彎），進而分析多數/少數載子的分布變化，推導出累積、空乏與反轉三種操作模式。
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【解題關鍵】熱平衡時系統費米能階（$E_F$）必須水平對齊；外加偏壓會改變金屬與半導體的費米能階差（$E_{Fm} - E_{Fs} = -qV$），導致半導體表面能帶彎曲，進而改變載子濃度分布。 【解析】 一、 平衡能帶圖（Thermal Equilibrium Band Diagram）繪製要點
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