MOS-Kondensator: 5 interessante Fakten

Diskussionsthema: MOS-Kondensator

• Einführung des MOS-Kondensators
• Schnittstellenladung des MOS-Kondensators
• Arbeitsprinzip in verschiedenen Staaten
• MOS-Kapazität
• MOS-Schwellenspannung

Was ist MOS-Kondensator?

Um einen A-MOS-Kondensator zu bauen, ist die Gate-Kanal-Substrat-Struktur die am meisten benötigte und wichtigste Sache.

Diese besondere Typ Kondensator hat zwei Anschlüsse, was hauptsächlich eine Halbleitervorrichtung ist; Es besteht aus einem Metallkontakt und einem dielektrischen Isolator.

Ein zusätzlicher ohmscher Kontakt ist am Halbleitersubstrat gegeben.

MOS-Struktur

Das MOS Struktur besteht hauptsächlich aus drei Dingen:

1. Das dotierte Silizium als Substrat
2. Oxidschicht
3. Isolatormaterial: Siliziumdioxid.

 Hier ist die Isolationsqualität des Oxids, das uesd ist, ziemlich gut. Die Dichte und Breite des Oxid-Halbleiters sind dem jeweiligen Kanal entsprechend sehr gering.

 Wenn eine Vorspannung angelegt wird, werden alle Aufladungen und Interferenzen aufgrund der verhindert unendlicher Widerstand des jeweiligen Isolators; daher werden im Metall einige Gegenladungen in derselben Schicht erzeugt.

Die zuvor erzeugten Gegenladungen und Spannungen werden im Kondensator zur Steuerung der Schnittstellenladung (Majoritätsträger, Minoritätsträger usw.) verwendet. Die Fähigkeit zur Herstellung einer leitenden Schicht eines Minoritätsträgers an der Grenze ist jedoch für das MOS-Design wesentlich.

Schnittstellenladung eines MOS-Kondensators:

Dies hängt typischerweise mit der Form des Elektronenenergiebandes des an die Kante angrenzenden Halbleiters zusammen. Bei einer sehr niedrigen Spannung wird das Energieband durch unterschiedliche Eigenschaften und Konstruktionen definiert, dh Metall und Halbleiter. In der folgenden Gleichung sind alle Änderungen aufgrund der angelegten Vorspannung und Spannung aufgetreten, dh es wird ein flaches Band dargestellt als

Woher,

Ø_m und Ø_s  = Austrittsarbeit des Metalls und des Halbleiters,

rX_s = Elektronenaffinität des Halbleiters,

E_c = die Energie der Leitungsbandkante und

E_F = Fermi-Pegel bei Nullspannung.

MOS-Kondensator bei Nullvorspannung und angelegter Spannung:

In diesem stabilen Zustand wird kein Stromfluss in senkrechter Richtung zum hohen Widerstand der Isolatorschichten beobachtet.

 Daher betrachten wir den Fermi-Pegel als konstant innerhalb des Halbleiters. Keine andere Vorspannung ändert seinen Wert.

Der verschobene oder konstante Fermi-Pegel wird angezeigt durch:

E_Fm - E_Fs = qV.

Dies wird als Quasi-Gleichgewichtssituation bezeichnet, in der der Halbleiter als thermisches Gleichgewicht verwendet werden kann.

Wenn eine Spannung in einer MOS-Struktur mit einem p-Halbleiter angelegt wird, scheint sie nach oben zu wachsen und macht die Flachbandspannung negativ.

Im Verarmungsmodus oder in der Verarmungsregion wird V> V._FB                                               

Mit zunehmender angelegter Spannung und einem immer größeren Energieband nimmt der Unterschied zwischen dem Fermi-Pegel und dem Ende des Leitungsbandes an der Halbleiterschnittstelle auch in Bezug auf den Fermi-Pegel ab. Daher wird es V = 0 V.

Bei höherer angelegter Spannung kreuzt das Elektronenkonzentrationsvolumen an der Grenzfläche die Dotierungsdichte des Materials.

ψ bezeichnet Potentialdifferenzen der Halbleiter, wenn im Halbleiter ein Platz X gewählt wird.

Unter Berücksichtigung der Elektronengleichgewichtsinformationen zieht sich das intrinsische Fermi-Niveau Ei auf ein anderes Energieniveau qϕb zusammen als das tatsächliche Fermi-Niveau E._F aus ausgewähltem dotiertem Halbleitermaterial,

 Φ = V._th ln (N._a/n_i)

MOS-Kapazität:

Ein MOS-Kondensator ist mit den Metallkontakten mit den neutralisierten Abschnitten innerhalb eines dotierten Halbleitermaterials ausgelegt. Die Halbleiter sind auch in Reihe mit einem Isolator verbunden, der üblicherweise aus Siliziumoxid hergestellt wird.

Die Reihenschaltung zwischen diesen beiden wird dargestellt durch,

 C_i = Sε_i/d_i,

Wo auch immer,

• S = Fläche des MOS-Kondensators,
• C_s  = Kapazität des aktiven Halbleiters,

• CMOS = Die Halbleiterkapazität kann berechnet werden als:

Wo auch immer,       

• Q_s = Gesamtladungsdichte / Fläche
• ψ_s ist das Oberflächenpotential.

Schwellenspannung des MOS-Kondensators:

Die Schwellenspannung wird als V = V gemessen_T . Diese Schwellenspannung ist einer der signifikanten Parameter, die in Metallisolator-Halbleiterbauelementen angegeben sind. Die vorherrschende Inversion kann stattfinden, wenn sich herausstellt, dass das Oberflächenpotential ψs durch Term 2ϕb äquivalent ist.

Die Ladung an der Isolator-Halbleiter-Grenzfläche der Verarmungsschicht wird ausgedrückt als:

Der Grenzbereich Spannung an das Erdpotential angelegt wird durch VB verschoben. Eine Änderung in einem MOSFET tritt auf, wenn die Leitungsschicht der beweglichen Elektronen auf ungefähr festen Potentialen gehalten wird. Unter Berücksichtigung, dass die Inversionsschicht auf Masse liegt, ist die Spannung V_B spannt den aktiven Übergang zwischen der Inversionsschicht und dem spezifizierten Substrat und die Kapazität der Ladungsänderbarkeit an der Verarmungsschicht vor. In diesem Fall stellt sich heraus, dass die Schwellenspannung:

Die Schwellenspannung ändert sich, wenn sich die Oberflächenbedingungen an der Halbleiteroxid-Grenzfläche unterscheiden und sich innerhalb der isolierten Schicht unterscheiden. Die Unterschwelle wird hiermit mit der Schwellenspannung überlappt und die beweglichen Träger nehmen exponentiell mit der Zunahme der angelegten Spannung zu.

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Soumali Bhattacharya

Hallo, ich bin Soumali Bhattacharya. Ich habe einen Master in Elektronik gemacht.
Ich bin derzeit im Bereich Elektronik und Kommunikation investiert.
Meine Artikel konzentrieren sich in einem sehr einfachen, aber informativen Ansatz auf die Hauptbereiche der Kernelektronik.
Ich bin ein lebhafter Lerner und versuche, mich über die neuesten Technologien im Bereich der Elektronik auf dem Laufenden zu halten.

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