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V BR 47 Efectos de la radiación sobre componentes electrónicos básicos G 3/2 D ( Φ) 16 −3/4 ⎛E⎞ ⎛ N ⎞ ( Φ ) = 60· ⎜ · ⎜ ⎟ = 1.1 ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ 10 ⎠ 3/2 −3/4 ⎛E ND,0·(1 M· ) G ⎞ ⎛ − Φ ⎞ = 60· · ⎜ = 16 ⎟ ⎜ 1.1 ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ 10 ⎠ 3/2 −3/4 ⎛EG⎞ ⎛ ND ,0 ⎞ −3/4 = 60· ⎜ · ·(1 M · ) 16 1.1 ⎟ ⎜ ⎟ − Φ = ⎝ ⎠ ⎝10⎠ = V −3/4 ·(1 −M· Φ) BR,0 KA 2· KE siendo VBR,0 la tensión de ruptura antes de la irradiación y M = + un valor ND 1 + KE· Φ prácticamente constante que marca el descenso del valor del dopado de la zona n. El valor de M es del orden de 10 -16 o menor por lo que, incluso para una dosis de neutrones del orden de 10 15 n·cm -2 , M·Φ
Capítulo 3 contacto se encuentra recubierta por el óxido epitaxial de protección. La acumulación de carga positiva en este dieléctrico atrae electrones hacia la superficie con lo que se crea un canal entre la región n y el terminal metálico de la unión p, similar al que permite el funcionamiento de un NMOS. Este canal se ha modelado experimentalmente como una nueva componente de la corriente de diodo cuya expresión sería [Giu01]: S S,0 V ( η· V ) I = I ·exp , η > 2 (3.19) T Sin embargo, la corriente anteriormente definida es particularmente importante en el caso de que la irradiación no supere los 100 Gy. Si la dosis total es mayor, el óxido de protección se satura de cargas positivas por lo que la concentración de electrones atraídos por unidad de superficie no puede rebasar un valor máximo. Las cargas positivas se desplazan hacia la interfaz Si-SiO2 y crean nuevos estados de interfaz que atrapan electrones. En esta nueva situación, las cargas libres son rechazadas lejos de la superficie de contacto entre el óxido y el semiconductor con lo que aumentará el volumen de la región de vaciamiento en la unión PN. Por este caso, se produce un aumento de la corriente de generación-recombinación en el diodo, similar a (3.7). En un rango de dosis total intermedia, esta corriente de generación-recombinación y la provocada por la creación de un canal parásito en el óxido pueden coexistir. Este hecho ha sido probado experimentalmente y se han desarrollado métodos para descubrir la proporción de ambas corrientes [Kos93]. Estas nuevas componentes de corriente tiene el mismo efecto que la producida por la aparición de centros de recombinación en el sustrato del diodo. Por tanto, los resultados deducidos en el apartado anterior son aplicables a los diodos que han sido sometidos a radiación ionizante. Se espera un aumento de las corrientes de fuga y un crecimiento del coeficiente de idealidad, que puede ser incluso superior a 2. La corriente de fuga que aparece por efecto fotoeléctrico se muestra en (2.19). Si se añade a la característica V-I de una unión PN se obtiene: ∂γ ⎡ ⎛ V ⎞ ⎤ ⎡ ⎛ V ⎞ ⎤ I =− e· AW · · g· + IDIF ,0 · ⎢exp⎜ ⎟− 1 ⎥+ IG−R,0· ⎢exp⎜ ⎟−1⎥ (3.20) ∂t ⎣ ⎝VT ⎠ ⎦ ⎣ ⎝2· VT ⎠ ⎦ Se han sumado las corrientes de difusión, de generación-recombinación y de efecto fotoeléctrico. A es la superficie de la unión, W la anchura de la zona de vaciamiento, g el número de pares creados por Gy y γ la dosis total de radiación ionizante. Esta corriente es importante si la dosis de radiación ionizante es alta y puede predominar cuando el diodo está polarizado en inversa. 3.5 Efectos de la radiación en una unión Schottky Una unión Schottky es una unión entre un metal y un semiconductor. El carácter de esta unión puede ser rectificador, similar al de una unión PN, o bien resistivo, dependiendo de la 48
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