За счет внешнего электрического поля можно получить обедненные, инверсионные и обогащенные слои в приповерхностной области полупроводника.

Так как работа МДП-транзистора зависит от образования проводящего инверсионного слоя на поверхности кремниевой пластины, то его характеристики в значительной степени будут зависеть от природы поверхности. Переход электрона из полупроводника в диэлектрик определяется свойствами границы раздела кремний — двуокись кремния, которые, в свою очередь, зависят от многих объемных параметров полупроводника. Известно, что энергетический уровень ловушек, находящихся на поверхности материала, расположен в запрещенной зоне. При описании характеристик МДП-транзисторов необходимо учитывать эти состояния. Предположение о существовании поверхностных состояний, энергетический уровень которых расположен 'В запрещенной зоне полупроводника, впервые высказано в работе. Эти состояния можно разделить на две категории: состояния, расположенные в слое двуокиси кремния, и состояния, расположенные на границе раздела диэлектрик — полупроводник. Каждый тип состояний обусловлен соответствующим видом взаимодействия. Состояния, расположенные в слое двуокиси кремния, чрезвычайно чувствительны к окружающей среде (влаге, температурным градиентам и т. д.) и, как считают, обусловлены адсорбцией ионов и молекул тонким слоем окисла, покрывающим поверхность полупроводниковых приборов. Состояния, расположенные на границе раздела кремний — двуокись кремния, менее чувствительны к окружающей среде и зависят от качества обработки поверхности пластины кремния и процесса выращивания окисла. Таким образом, любые несовершенства, образующиеся при химическом травлении поверхности полупроводникового материала, отразятся «а плотности поверхностных состояний.

Рассмотрим еще раз слабо легированную пластину p-типа и исследуем область канала, над которой имеется слой двуокиси кремния. Первоначальный инверсионный слой (при U3=0) сильнее зависит от адсорбированного окислом заряда, чем от состояний на границе раздела диэлектрик — полупроводник. Если предположить, что в слое двуокиси кремния имеются захваченные заряды положительных ионов, то у поверхности кремния будет образовываться сложный заряженный слой, состоящий из свободных электронов, находящихся в инверсионном слое, ионизированных акцепторов в обедненном слое и области постепенного перехода от поверхности к объему кремния р-типа. Однако в этих условиях электрическое поле Е отсутствует. Как мы увидим дальше, положительные заряды в слое двуокиси кремния вызывают образование первоначального инверсионного слоя (при нулевом напряжении на затворе).

Распределение заряда в разных случаях может быть различным. Рассмотрим некоторые из них. Слой положительных зарядов в окисле вызывает образование слоя отрицательных зарядов на поверхности кремния. Свободные электроны вытягиваются из объема полупроводника р-типа, где они были неосновными носителями, и концентрируются вблизи границы раздела диэлектрик — полупроводник. Однако электроны не в состоянии преодолеть границу раздела, поскольку их энергия для этого недостаточна. Непосредственно под границей раздела такие свободные электроны образуют проводящий инверсионный слой n-типа. Последующие электроны, которые притягиваются слоем положительных зарядов, рекомбинируют в объеме материала, образуя область ионизированных акцепторных атомов, или обедненный слой. Так как обедненный слой состоит только из ионизированных атомов и в нем нет свободных носителей тока, то область, расположенная под инверсионным слоем, не обладает проводимостью. При дальнейшем удалении от поверхности все большую роль начинают играть объемные свойства полупроводникового материала р-типа. Очевидно, что между инверсионным и обедненным слоями, а также между обедненным слоем и объемом полупроводника нет резкой границы. Такие границы являются размытыми, а резкой является только граница раздела полупроводник — диэлектрик, отделяющая инверсионный слой n-типа от положительного заряда ионов в слое окисла.