Kondensator MOS: 5 interesujących faktów do poznania

Temat dyskusji: Kondensator MOS

• Wprowadzenie kondensatora MOS
• Opłata za interfejs kondensatora MOS
• Zasada działania w różnych stanach
• Pojemność MOS
• Napięcie progowe MOS

Co to jest kondensator MOS?

Aby zbudować kondensator A MOS, najbardziej potrzebną i najważniejszą rzeczą jest struktura brama-kanał-podłoże.

Ten szczególny rodzaj kondensatora ma dwa zaciski, które są głównie urządzeniem półprzewodnikowym; jest wykonany z metalowego styku i izolatora dielektrycznego.

Dodatkowy kontakt omowy występuje na podłożu półprzewodnika.

Struktura MOS

Połączenia MOS struktura składa się głównie z trzech rzeczy:

1. Domieszkowany krzem jako podłoże
2. Warstwa tlenkowa
3. Materiał izolatora: dwutlenek krzemu.

 Tutaj jakość izolacyjna tlenku, który jest używany, jest całkiem dobra. Gęstość i szerokość półprzewodnika tlenkowego są odpowiednio bardzo niskie w danym kanale.

 Po przyłożeniu napięcia polaryzacji zapobiega się wszelkim opłatom i zakłóceniom ze względu na nieskończony opór odpowiedniego izolatora; stąd w metalu w tej samej warstwie powstają pewne przeciwładunki.

Wytworzone wcześniej ładunki licznikowe i napięcie są wykorzystywane w kondensatorze do kontrolowania ładunku interfejsu (nośniki większościowe, nośne mniejszościowe itp.). Jednak zdolność do wytwarzania przewodzącego arkusza nośnika mniejszościowego na granicy jest kluczowa dla projektu MOS.

Ładowanie interfejsu kondensatora MOS:

Jest to zwykle związane z kształtem pasma energii elektronów półprzewodnika przylegającego do krawędzi. Przy bardzo niskim napięciu pasmo energii jest definiowane za pomocą różnych właściwości i konstrukcji, tj. Metalicznych i półprzewodnikowych. W poniższym równaniu wszystkie zmiany zaszły z powodu zastosowanego odchylenia i napięcia, tj. Staje się pasmem płaskim, pokazano jako

Gdzie,

Ø_m i Ø_s  = funkcje pracy metalu i półprzewodnika,

rX_s = powinowactwo elektronowe półprzewodnika,

E_c = energia krawędzi pasma przewodzenia i

E_F = Poziom Fermiego przy zerowym napięciu.

Kondensator MOS przy zerowym odchyleniu i przyłożonym napięciu:

W tym stabilnym stanie nie obserwuje się przepływu prądu w kierunku prostopadłym do dużej rezystancji warstw izolatora.

 Dlatego uważamy, że poziom Fermiego jest stały wewnątrz półprzewodnika, żadne inne odchylenie nie zmieni jego wartości.

Przesunięty lub stały poziom Fermiego jest pokazany przez,

E_Fm - E_Fs = qV.

Nazywa się to sytuacją quasi-równowagi, w której półprzewodnik może służyć jako równowaga termiczna.

Kiedy napięcie jest przyłożone do struktury MOS z półprzewodnikiem typu p, wydaje się rosnąć w górę i powoduje, że napięcie w płaskim paśmie jest ujemne.

W trybie wyczerpania lub regionie staje się V> V_FB                                               

Wraz ze wzrostem przyłożonego napięcia i coraz większym pasmem energii różnica między poziomem Fermiego i na końcu pasma przewodnictwa na granicy faz półprzewodnika zaczyna się zmniejszać w stosunku do poziomu Fermiego. Stąd staje się V = 0 V.

Przy wyższym przyłożonym napięciu objętość stężenia elektronów na granicy przekroczy gęstość domieszkowania materiału.

ψ oznacza różnice potencjałów półprzewodników, gdy w półprzewodniku wybrane jest miejsce X.

Biorąc pod uwagę informację o równowadze elektronowej, wewnętrzny poziom Fermiego Ei kurczy się do innego poziomu energii qϕb od rzeczywistego poziomu Fermiego E_F z wybranego domieszkowanego materiału półprzewodnikowego,

 = V_th ln (n_a/n_i)

Pojemność MOS:

Kondensator MOS jest zaprojektowany z metalowymi stykami z zneutralizowanymi sekcjami wewnątrz domieszkowanego materiału półprzewodnikowego. Półprzewodniki są również połączone szeregowo z izolatorem zwykle wytwarzanym z tlenku krzemu.

Szeregowe powiązanie między tymi dwoma przedstawia:

 C_i = Sε_i/d_i,

Gdziekolwiek,

• S = powierzchnia kondensatora MOS,
• C_s  = pojemność aktywnego półprzewodnika,

• CMOS = pojemność półprzewodnika można obliczyć jako,

Gdziekolwiek,       

• Q_s = całkowita gęstość ładunku / powierzchnia
• ψ_s to potencjał powierzchni.

Napięcie progowe kondensatora MOS:

Napięcie progowe jest mierzone jako V = V_T . To napięcie progowe jest jednym z istotnych parametrów określanych w przyrządach półprzewodnikowych z izolatorami metalowymi. Przeważająca inwersja może mieć miejsce, jeśli potencjał powierzchni ψ okaże się równoważny członowi 2ϕb.

Ładunek na granicy między izolatorem a półprzewodnikiem warstwy zubożonej jest wyrażony jako:

Próg napięcie przyłożone do potencjału ziemi jest przesunięty przez VB. Zmiana w tranzystorze MOSFET następuje, gdy warstwa przewodząca ruchomego elektronu jest utrzymywana na w przybliżeniu stałych potencjałach. Biorąc pod uwagę, że warstwa inwersji znajduje się na ziemi, Napięcie V_B polaryzuje aktywne złącze między warstwą inwersyjną a określonym podłożem oraz zdolność do zmiany ładunku w warstwie zubożonej. W tym przypadku napięcie progowe okazuje się być,

Napięcie progowe zmienia się, jeśli stan powierzchni na granicy faz tlenku półprzewodnika różni się w warstwie izolowanej. Podprog jest w ten sposób nakładany na napięcie progowe, a ruchome nośne rosną wykładniczo wraz ze wzrostem przyłożonego napięcia.

Aby uzyskać więcej informacji na temat podstaw MOSFET i innych artykułów związanych z elektroniką  kliknij tutaj

Soumali Bhattacharya

Cześć, jestem Soumali Bhattacharya. Zrobiłem magisterium z elektroniki.
Obecnie inwestuję w elektronikę i komunikację.
Moje artykuły skupiają się na głównych obszarach podstawowej elektroniki w bardzo prostym, ale pouczającym podejściu.
Jestem żywym uczniem i staram się być na bieżąco ze wszystkimi najnowszymi technologiami w dziedzinie elektroniki.

Połączmy się poprzez LinkedIn –