ما هو مكثف MOS؟

ما هو مكثف MOS؟

تعريف مكثف MOS

تعني MOS معادن أكسيد نصف موصل. يتكون مكثف MOS من جسم نصف موصل أو قاعدة، والعازل، وبوابة معدنية. عادةً ما تكون البوابة مصنوعة من بولي سيليكون n+ مشبع بشدة يعمل كمعدن. تستخدم ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) كمادة عازلة بين صفائح المكثف، حيث تعمل الطبقات المعدنية والنصف موصلة كالصفحتين.

تتغير السعة لمكثف MOS مع الجهد المطبق على طرف بوابته، مع أن الجسم يكون عادةً مربوطًا بالأرض خلال هذا التطبيق.

جهد الفرقة المستوية هو مصطلح مهم يتعلق بمكثف MOS. وهو يُعرَّف بأنه الجهد الذي لا يوجد فيه شحنة على صفائح المكثف وبالتالي لا يوجد مجال كهربائي ثابت عبر الأكسيد. عندما يتم تطبيق جهد بوابة إيجابي أكبر من جهد الفرقة المستوية (Vgb > Vfb)، يتم إحداث شحنة إيجابية على البوابة المعدنية (بولي سيليكون) وشحنة سلبية في النصف موصل. الشحنات السلبية الوحيدة المتاحة هي الإلكترونات وهي تتراكم على السطح. وهذا يعرف بالتراكم السطحي.

إذا كان الجهد المطبق على البوابة أقل من جهد الفرقة المستوية (Vgb < Vfb)، يتم إحداث شحنة سلبية عند الواجهة بين البوابة البولي سيليكون والأكسيد وشحنة إيجابية في النصف موصل.

هذا ممكن فقط عن طريق دفع الإلكترونات ذات الشحنة السالبة بعيدًا عن السطح مما يكشف الشحنات الإيجابية الثابتة من المانحين. وهذا يعرف بالنقص السطحي.

بينما لا يتم استخدام مكثف MOS بشكل واسع بمفرده، إلا أنه جزء لا يتجزأ من الترانزستورات MOS، والتي تعتبر الأكثر استخدامًا بين أجهزة النصف موصل.

خصائص السعة-الجهد النموذجية لمكثف MOS مع جسم من النوع n معطاة أدناه،

رسم بياني للسعة مقابل الجهد (CV) لمكثف MOS. يفصل جهد الفرقة المستوية (Vfb) منطقة التراكم عن منطقة النقص. يفصل جهد العتبة (Vth) منطقة النقص عن منطقة الانقلاب.