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5.2 Band zu Band-Tunneln  

Der Effekt des Band zu Band-Tunnelns (BB) wird auch als ZENER-Effekt bezeichnet [57]. Er beruht auf der Tatsache, daß bei hohen lokalen Feldstärken spontan Ladungsträgerpaare rekombinieren bzw. generiert werden. Als Generationszentren dienen dabei die Atomrümpfe des Gitters. Der Effekt ist unabhängig von einer Akzeptor- oder Donatorkonzentration und von möglichen Fehlstellen im Halbleiter. Bei indirekten Halbleitern wie Silizium muß der Generationsprozeß eines Trägers in das entsprechende Bandminimum von Gitterphononen unterstützt werden. Der ZENER-Effekt wird in diesem Fall daher oft auch als phononunterstützter Band zu Band-Tunnelprozeß bezeichnet. Die Erzeugung eines Ladungsträgerpaares ist äquivalent dem Feldemissionsprozeß eines Elektrons. Bei diesem Prozeß wird durch das starke lokale Feld ein Valenzelektron aus dem Atomverband gerissen, wobei es ein Loch hinterläßt. Die emittierten Ladungsträger werden dabei durch einen Tunnelprozeß beschrieben, der in der Raumladungszone stattfindet. In Abbildung 5.3 ist eine Diode in Sperrichtung dargestellt, in der Band zu Band-Tunnelübergänge möglich sind. Dabei ist dx jener Bereich, in dem mögliche Generationsprozesse stattfinden können. Der Tunnelprozeß erfolgt dabei in lateraler Richtung.

  
Abbildung 5.3: Bandkantendiagramm eines pn-Überganges in Sperrichtung. Nur im Bereich dx kann Band zu Band-Tunneln stattfinden.
\begin{figure}
\centering \includegraphics [angle=0, width=10.0cm]{ps/bb.eps}
\b...
 ...{center}\begin{minipage}{0.75\textwidth}{}\end{minipage}\end{center}\end{figure}

Die Auswirkungen des Band zu Band-Tunnelprozesses hängen davon ab, ob der pn-Übergang in Fluß- oder Sperrichtung geschaltet ist. Wird der Übergang in Flußrichtung betrieben, so tritt Band zu Band-Rekombination auf. Im Fall der Polung in Sperrichtung werden Ladungsträger generiert. Aus diesem Grund sind in MINIMOS-NT vom Betriebsfall abhängige Band zu Band-Tunnelmodelle implementiert.



 
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Martin Knaipp
1998-10-09