Hvad er en MOS-kondensator?

Hvad er en MOS-kondensator?

MOS-kondensator defineret

MOS står for Metal Oxide Semiconductor. En MOS-kondensator består af et halvlederlegeme eller -substrat, en isolator og en metal-gate. Typisk er gaten lavet af tungt dopet n+ poly-silicium, som fungerer som metal. Siliciumdioxid (SiO2) anvendes som dielektrisk materiale mellem kondensatorpladerne, hvor metal- og halvlederslagene fungerer som de to plader.

Kapacitansen af en MOS-kondensator varierer med spændingen, der påføres dens gate-terminal, med kroppen typisk jordet under denne anvendelse.

Fladebåndsspændingen er et vigtigt begreb relateret til MOS-kondensator. Den defineres som den spænding, ved hvilken der ikke er nogen ladning på kondensatorpladerne, og derfor ingen statisk elektrisk felt over oxiden. Når en positiv gatespænding større end fladebåndsspændingen (Vgb > Vfb) anvendes, induceres da positiv ladning på metallet (poly silicium) gate og negativ ladning i halvlederen. De eneste tilgængelige negative ladninger er elektroner, og de akkumulerer på overfladen. Dette kaldes overfladeakkumulering.

Hvis den anvendte gatespænding er lavere end fladebåndsspændingen (Vgb < Vfb), induceres da en negativ ladning ved grænsefladen mellem poly-silicium gate og oxiden, og en positiv ladning i halvlederen.

Dette er kun muligt ved at skubbe de negativt opladte elektroner væk fra overfladen, hvilket udsætter de faste positive ladninger fra donor atomer. Dette kaldes overfladedepletion.

Selvom MOS-kondensator ikke anvendes alene i vid udstrækning, er den en integreret del af MOS-transistorer, som er de mest anvendte halvlederkomponenter.

De typiske kapacitans-spændings karakteristikker for en MOS-kondensator med n-type krop er givet nedenfor,

Kapacitans mod Gate Spænding (CV) diagram for en MOS-kondensator. Fladebåndsspændingen (Vfb) adskiller Akkumulationsregionen fra Depletionsregionen. Tærskelspændingen (Vth) adskiller depletionsregionen fra inversionregionen.