一、隧穿电流（tunneling current）
隧穿电流（tunneling current）在微电子技术中，当半导体的势垒或二氧化硅膜的厚度薄到与载流子的德布罗意波时（de Broglie当波长几乎相同时，载流子量子隧穿效应的电流就会发生。 参考：隧穿电流（tunneling current）-bia
当p-n当费米能级进入导带和价带时，两侧都是重掺杂， Esaki隧穿产生,可以因此制得隧道二极管。这种器件可以用作高速开关,或者用来产生高频震荡。 隧道二极管是由含有大量杂质的本征半导体制成的PN结时，会产生非常薄的耗尽层。如果增加正向偏差压力，则在达到扩散电位之前，由于隧道效应而发生电流流动。如果接近扩散电位，则为通常的二极管特性，因此在正向电压较低的范围内显示负电阻。
二、半导体表面与MIS结构
。例如，半导体的表面状态对晶体管和半导体集成电路的参数和稳定性有很大的影响。在某些情况下，它通常不是半导体的内部效应，而是其表面效应主导着半导体器件的特性。等等，是由半导体表面效应制成的。因此，研究半导体表面现象，发展半导体表面理论，对提高设备性能、提高设备稳定性、引导人们探索新设备具有重要意义。 在半导体集成电路发展的早期阶段，性能不稳定曾经是一个主要的障碍。为了解决这个问题，促使人们广泛的研究工作。这方面的研究成果使集成电路克服了性能不稳定的障碍,得到进一步的迅速发展,同时也发展了有关半导体表面的理论。这些事实证明，实践促进了理论的发展，理论反过来指导了辩证关系。在半导体表面研究中，有理想的表面研究和实际的表面研究。本章的讨论将集中在表面概念、表面电场效应、硅-二氧化硅系统性质等实际表面方面MIS电容-电压特性，表面电场对(指金属-绝缘层-半导体)结构p-n结等相关表面效应的影响
1.表面态概念
在第二章中，由于晶格的不完整性，使势场的周期性受损，在禁带中产生附加能级。达姆在1932年首先提出:晶体自由表面的存在使其周期场在表面处发生中断,同样也应引起附加能级。这种能级称为达姆表面能级。微氧化膜或其他分子和原子经常附着在实际晶体表面，使表面状况更加复杂和难以理解。因此，首先讨论理想情况，即晶体表面不附着任何其他分子或氧化膜。
2、MIS电容-电压特性(指金属-绝缘层-半导体)结构
(1 表面电场效应
在半导体表面层产生电场的原因有很多，如接触不同功能函数的金属和半导体，或在半导体表面外吸附带电离子。为便于讨论，使用一个名称MIS表面电场效应研究结构装置。该装置由金属板和半导体衬底组成，中间隔着绝缘层，如图所示。表面电场可在金属板与半导体之间加压时产生。即使结构简单，由于金属和半导体功率函数的不同，绝缘层中可能存在带电离子和界面状态，情况仍然非常复杂。因此，首先要考虑理想情况。所谓理想情况，就是假设在考虑MIS结构满足以下条件： (1)金属与半导体之间的功率函数差为零；(2)绝缘层无电荷，绝缘层无导电；(3)绝缘体与半导体界面无界面。
（2
由于MIS结构实际上是一个电容器，所以当在金属和半导体之间加电压时，金属和半导体相对的两个表面就会充电。相反，电荷分布也非常不同。在金属中，自由电子密度很高，电荷基本分布在原子层的厚度范围内：在半导体中，电荷必须分布在一定厚度的表面层内，称为空间电荷区。在空间电荷区，从表面到内部电场逐渐减弱，到空间电荷区的另一端，场强降至零。另一方面，空间电荷区域的电位应随距离逐渐变化，使半导体表面与体内相比产生电位差，带也可弯曲，如图8-4所示。 ,以 V S V_{S}^{} VS,表示表面电势高于内部， V S V_{S}^{} VS,取正值，反之亦然 V S V_{S}^{} VS,取负值。表面势及空间电荷区内电荷的分布情况,基本上可归纳为堆积、耗尽和反型三种情况。对于p型半导体,三种情况如图8-5所示,以下分别： 由p型半导体构成的理想MIS结构在各种VG下的表面势和空间电荷分布 ①当金属与半导体间加负电压(指金属接负)时，多数载流子堆积状态，表面势为负值,表面处能带向上弯曲。 在热平衡情况下,半导体内费米能级应保持定值,故随着向表面接近,价带顶将逐渐移近甚至高过费米能级,同时价带中空穴浓度也将随之增加。这样,表面层内就出现空穴的堆积而带正电荷。从图中还可看到,越接近表面空穴浓度越高,这表明堆积的空穴分布在最靠近表面的薄层内。
②当金属与半导体间加正电压(指金属接正)时，多数载流子耗尽状态，表面势为为正值,表面处能带向下弯曲
这时越接近表面,费米能级离价带顶越远,价带中空穴浓度随之降低。在靠近表面的一定区域内,价带顶位置比费米能级低得多,根据玻耳兹曼分布,表面处空穴浓度将较体内空穴浓度低得多,表面层的负电荷基本上等于电离受主杂质浓度。表面层的这种状态称做耗尽。 ③当加于金属和半导体间的正电压进一步增大时,表面处,少数载流子反型状态，表面处能带相对于体内将进一步向下弯曲。 表面处费米能级位置可能高于禁带中央能量 E i E_{i} Ei,也就是说,费米能级离导带底比离价带顶更近一些。这意味着表面处电子浓度将超过空穴浓度,即形成与原来半导体衬底导电类型相反的一层,叫做反型层。 从图8-5©中易明了,反型层发生在近表面处,从反型层到半导体内部还夹着一层耗尽层。在这种情况下,半导体空间电荷层内的负电荷由两部分组成,一部分是耗尽层中已电离的受主负电荷,另一部分是反型层中的电子,后者主要堆积在近表面区。 总结：由于金属与半导体间加某一电压而产生垂直于表面的电场，
3、表面电场对p-n结特性影响及其它有关表面效应
C = 1 1 C 0 + 1 C S C=\frac{1}{\frac{1}{C_{0}}+\frac{1}{C_{S}}} C=C01+CS11 上式表明MIS结构电容相当于绝缘层电容 C 0 C_{0} C0和半导体空间电荷层电容 C S C_{S} CS的串联,由此可得MIS结构的等效电路如图8-9所示。