MOS kondenzátor: 5 zajímavých faktů, které byste měli vědět

Téma diskuse: Kondenzátor MOS

• Představení kondenzátoru MOS
• Nabíjení rozhraní kondenzátoru MOS
• Princip fungování v různých státech
• Kapacitní odpor MOS
• Prahové napětí MOS

Co je kondenzátor MOS?

K vybudování kondenzátoru MOS je nejdůležitější a nejdůležitější věcí struktura substrátu gate-channel.

Tento konkrétní typ kondenzátoru má dva terminály, což je převážně polovodičové zařízení; je vyrobena z kovového kontaktu a dielektrického izolantu.

Na polovodičovém substrátu je dán zvláštní ohmický kontakt.

Struktura MOS

Projekt MOS struktura se většinou skládá ze tří věcí:

1. Dopovaný křemík jako substrát
2. Oxidová vrstva
3. Materiál izolátoru: Oxid křemičitý.

 Zde je izolační kvalita oxidu, který je uesd, docela dobrá. Hustota a šířka oxidu-polovodiče jsou na příslušném kanálu odpovídajícím způsobem velmi nízké.

 Když je aplikováno předpětí, je zabráněno všem nábojům a interferencím kvůli nekonečný odpor příslušného izolantu; proto v kovu vznikají některé protináboje ve stejné vrstvě.

Náboje čítače a napětí, které byly dříve vyrobeny, se používají v kondenzátoru k řízení náboje rozhraní (většinové nosiče, menšinové nosiče atd.). Pro konstrukci MOS je však nezbytná schopnost výroby vodivé vrstvy menšinového nosiče na hranici.

Nabíjení rozhraní kondenzátoru MOS:

To je obvykle spojeno s tvarem pásma elektronové energie polovodiče sousedícího s okrajem. Při velmi nízkém napětí je energetické pásmo definováno pomocí různých vlastností a konstrukcí, tj. Kovových a polovodičových. V níže uvedené rovnici došlo ke všem změnám v důsledku aplikovaného zkreslení a napětí, tj. Stane se plochým pásmem, je zobrazeno jako

Kde,

Ø_m a Ø_s  = pracovní funkce kovu a polovodiče,

rX_s = afinita elektronu k polovodiči,

E_c = energie okraje vodivého pásma a

E_F = Fermiho hladina při nulovém napětí.

Kondenzátor MOS při nulovém zkreslení a použitém napětí:

V tomto stabilním stavu není pozorován žádný tok proudu v kolmém směru směrem k vysokému odporu izolačních vrstev.

 Proto považujeme úroveň Fermiho za konstantní uvnitř polovodiče, žádné jiné předpětí nezmění jeho hodnotu.

Posunutá nebo konstantní úroveň Fermiho je zobrazena,

E_Fm - E_Fs = qV.

Toto se nazývá kvazi-rovnovážná situace, kdy lze polovodič použít jako tepelnou rovnováhu.

Když je napětí aplikováno ve struktuře MOS s polovodičem typu p, zdá se, že roste vzhůru a dělá ploché napětí záporné.

V režimu vyčerpání nebo oblasti se stává V> V_FB                                               

Se zvyšujícím se aplikovaným napětím a větším a větším energetickým pásmem se rozdíl mezi úrovní Fermi a na konci pásma vodivosti na polovodičovém rozhraní začíná také snižovat s ohledem na úroveň Fermi. Proto se stává V = 0 V.

Při vyšším aplikovaném napětí bude objem elektronové koncentrace na rozhraní překračovat dopingovou hustotu materiálu.

ψ označuje potenciální rozdíly polovodičů, když je v semikonu zvoleno místo X.

Vezmeme-li v úvahu informace o rovnováze elektronů, vnitřní Fermiho hladina Ei se sníží na jinou energetickou hladinu qϕb od skutečné Fermiho úrovně E_F vybraného dopovaného polovodičového materiálu,

 Φ = V_th ln (N._a/n_i)

Kapacita MOS:

Kondenzátor MOS je navržen s kovovými kontakty s neutralizovanými částmi uvnitř dopovaného polovodičového materiálu. Polovodiče jsou také spojeny v sérii s izolátorem obvykle připraveným oxidem křemíku.

Sériové spojení mezi těmito dvěma představuje,

 C_i = Sε_i/d_i,

Kdekoli

• S = plocha kondenzátoru MOS,
• C_s  = kapacita aktivního polovodiče,

• CMOS = Polovodičovou kapacitu lze vypočítat jako,

Kdekoli       

• Q_s = celková hustota náboje / plocha
• ψ_s je povrchový potenciál.

Prahové napětí kondenzátoru MOS:

Prahové napětí se měří jako V = V_T . Toto udržovací napětí je jedním z významných parametrů, které označuje v polovodičových zařízeních kovových izolátorů. Převládající inverze může nastat, pokud se povrchový potenciál bys ukáže jako ekvivalentní termínem 2ϕb.

Náboj na rozhraní izolátor-polovodič depleční vrstvy je vyjádřen jako,

Práh napětí aplikované na potenciál země je posunut o VB. Ke změně v MOSFETu dochází, když je vodivá vrstva pohyblivého elektronu udržována na přibližně pevných potenciálech. Když vezmeme v úvahu, že inverzní vrstva je u země, napětí V_B ovlivňuje aktivní spojení mezi inverzní vrstvou a zesíleným substrátem a schopnost měnitelnosti náboje ve vyčerpané vrstvě. V tomto případě se prahové napětí ukáže být,

Prahové napětí se mění, pokud se povrchové podmínky na rozhraní polovodičového oxidu liší a liší se v izolované vrstvě. Dílčí práh se tímto překrývá s prahovým napětím a pohyblivé nosiče se exponenciálně zvyšují s přírůstkem aplikovaného napětí.

Další informace o základech MOSFET a dalším článku týkajícím se elektroniky  klikněte zde

Soumali Bhattacharya

Ahoj, jsem Soumali Bhattacharya. Vystudoval jsem elektroniku.
V současné době investuji do oblasti elektroniky a komunikace.
Mé články jsou zaměřeny na hlavní oblasti základní elektroniky ve velmi jednoduchém, ale informativním přístupu.
Jsem živý student a snažím se udržovat si aktuální informace o všech nejnovějších technologiích v oblasti elektronických domén.

Spojme se přes LinkedIn –