Явление изменения поверхностной проводимости под действием поперечного поля называется эффектом поля.
Измерять объемный поверхностный заряд полупроводника можно с помощью поля, перпендикулярного поверхности. Для создания такого поля в полупроводнике, как правило, используют МДП-структуры (рис. 5.1).
Если к идеальной МДП-структуре прикладывается положительное или отрицательное напряжение, то в приповерхностной области полупроводника могут возникнуть три состояния: обеднение, инверсия и обогащение этой области носителями заряда.
Обедненная основными носителями область появляется в случае, когда на металлический электрод подается потенциал, по знаку совпадающий с основными носителями заряда (рис. 5.2, а и б). Вызванный таким потенциалом изгиб зон приводит к увеличению расстояния от уровня Ферми до дна зоны проводимости в полупроводнике n-типа и до потолка валентной зоны в полупроводнике p-типа. Увеличения этого расстояния сопровождается обеднением приповерхностной области основными носителями.
Когда на металлический электрод подается достаточно большой потенциал по знаку совпадающий с основными носителями (рис. 5.2, в и г), то расстояние от уровня Ферми до потолка валентной зоны в полупроводнике n-типа оказывается меньше расстояния до дна зоны проводимости (рис. 5.2, г), вследствие чего концентрация не основных носителей заряда (дырок) у поверхности полупроводника становится выше концентрации основных носителей и тип проводимости этой области меняется. Изменение типа проводимости полупроводника называется инверсией, а слои, в которых оно наблюдается, называются инверсионными слоями.
Если знак потенциала металлического электрода противоположен знаку заряда основных носителей тока в полупроводнике, то происходит притяжение основных носителей к поверхности и обогащение ими приповерхностного слоя (рис. 5.2, д и е).
С изменением концентрации основных носителей под действием внешнего поля в приповерхностном слое меняется и проводимость.
1.Вычислить вероятность заполнения электроном уровня вблизи дна зоны проводимости кремния при температуре 0 и 300 К. Считать, что при Т=300К E-EF= 
. Для кремния ширина запрещенной зоны Eg=1,2 эВ
Решение:
, 
Ответ: 
=(1+e23.2)-1
3.Найти положение уровня Ферми в собственном полупроводнике относительно запрещенной зоны при комнатной температуре (Т=300К), если эффективная масса электрона в 2 раза больше эффективной массы дырки
Решение:
, 
, 
Ответ: 
5.Определить относительное положение уровня Ферми в кремниевом полупроводнике р-типа и концентрацию неосновных носителей заряда, если концентрация акцепторной примеси Na=1015 см-3, а температура окружающей среды Т=300 К.
Решение:
Положение уровня ферми для полупроводника р-типа ищим по формуле
Концентрация акцепторной примеси равна концентрации дырок:
Концентрация неосновных носителей: 
7.Определить контактную разность потенциалов в германиевом p-n-переходе при температуре Т=300К, в котором NД=5∙103NA, причем на каждые 2∙108 атомов германия приходится один атом акцепторной примеси. (Плотность атомов N и ионизированных атомов ni принять равным 4,4×1022см-3 и 2,5×1013см-3 соответственно).
Решение: 
Ответ: 
8.Найти контактную разность потенциалов при Т=300 К в германиевом p-n-переходе, в котором удельное сопротивление p-области равно ρp=2,5 Ом×см, а удельное сопротивление n- области ρn=2 Ом×см.
Решение: 
Ответ: 
9.Определить для германиевого p-n-перехода, при прямом напряжении U=0,15 B и Т=300 К сопротивление постоянному току R0 и дифференциальное сопротивление rдифф, если ток насыщения I0=50 мкА.
Решение:
Ответ: 
10.Пусть в идеальном p-n-переходе обратный ток насыщения I0=10-14A при Т=300 К и I0=10-9A при Т=500 К. Определить напряжение на p-n переходе в обоих случаях, если прямой ток равен 1 мА.
Решение: 
Прологарифмируем левые и правые части, получим:
1) При T=300 K
2) При Т=500 К
Ответ: 
11.Определить заряд и емкость ОПЗ кремния марки КДБ-12 при значениях поверхностного потенциала ψs, равных ψs = 0; ψs = 0,25 В; ψs = 0,5 В.
Решение:
Заряд в ОПЗ Qsc в общем случае записывается как
здесь Ld– длина экранирования Дебая,
функция F для невырожденного полупроводника p–типа:
Емкость ОПЗ Csc также выражается через F(ψs, ψ0)
Для частных случаев: обогащения ψs<0, обеднения ψ0>ψs>0, слабой 2ψ0>ψs>ψ0 и сильной ψs>2ψ0 инверсии можно получить упрощенные выражения. Объемное положение уровня Ферми относительно середины запрещенной зоны вычислим по формулам,
учитывая что ψ0=0.29 эВ, тогда имеем
| ψs | Qsc, Кл/см2 | Csc, Ф/см2 |
| 0, плоские зоны | 8.0х10-8 | |
| ψ0, середина зоны | 9.3х10-9 | 5.7х10-8 |
| ψ0, пороговый потенциал | 1.4х10-8 | 1.7х10-8 |
12.Определить заряд поверхностных состояний Qss и заряд ОПЗ при значениях поверхностного потенциала: ψs = 0; ψs = φ0; ψs = 2φ0 для кремния р-типа при Т=300К с уровнем легирования NА = 1·1018 см-3. Считать поверхностные состояния равномерно распределенными по зоне с плотностью Nss = 2·1012см-2·эВ-1.
Решение:
Qss= -qNss(ψs - φ0)
13.Определить концентрацию электронов и дырок поверхности кремния удельным сопротивлением 
при значениях поверхностного потенциала 
=0,2 В, 
= - 0,1 В, = - 0,4 В, = - 0,8 В.
