Was ist ein MOS-Kondensator?
Was ist ein MOS-Kondensator?
MOS-Kondensator definiert
MOS steht für Metalloxid-Halbleiter. Ein MOS-Kondensator besteht aus einem Halbleiterkörper oder -substrat, einem Isolator und einem Metallgatter. In der Regel wird das Gatter aus stark dotiertem n+ Poly-Silizium hergestellt, das wie Metall funktioniert. Siliciumdioxid (SiO2) dient als dielektrisches Material zwischen den Kondensatorplatten, wobei die Metall- und Halbleiterschichten als die beiden Platten wirken.
Die Kapazität eines MOS-Kondensators variiert mit der auf sein Gatterterminal angewendeten Spannung, wobei der Körper in der Regel bei dieser Anwendung geerdet wird.
Die Flachbandspannung ist ein wichtiger Begriff im Zusammenhang mit dem MOS-Kondensator. Sie wird definiert als die Spannung, bei der keine Ladung auf den Kondensatorplatten vorhanden ist und daher kein statisches elektrisches Feld über dem Oxid besteht. Eine angewendete positive Gatterspannung, die größer ist als die Flachbandspannung (Vgb > Vfb), induziert dann eine positive Ladung am Metall- (Poly-Silizium-) Gatter und eine negative Ladung im Halbleiter. Die einzigen negativ geladenen Elektronen sind als negative Ladungen verfügbar und sie sammeln sich an der Oberfläche. Dies wird als Oberflächenakkumulation bezeichnet.
Wenn die angewendete Gatterspannung kleiner ist als die Flachbandspannung (Vgb < Vfb), wird dann eine negative Ladung an der Grenzfläche zwischen dem Poly-Silizium-Gatter und dem Oxid und eine positive Ladung im Halbleiter induziert.
Dies ist nur möglich, indem die negativ geladenen Elektronen von der Oberfläche weggedrückt werden, wodurch die festen positiven Ladungen der Donatoren freigelegt werden. Dies wird als Oberflächenentladung bezeichnet.
Obwohl der MOS-Kondensator allein nicht weit verbreitet verwendet wird, ist er ein wesentlicher Bestandteil von MOS-Transistoren, die die am häufigsten verwendeten Halbleiterbauelemente sind.
Die typischen Kapazitäts-Spannungscharakteristika eines MOS-Kondensators mit n-dotiertem Körper sind unten dargestellt,
Kapazität gegen Gatterspannung (CV)-Diagramm eines MOS-Kondensators. Die Flachbandspannung (Vfb) trennt die Akkumulationsregion von der Entladebereich. Die Schwellenspannung (Vth) trennt die Entladebereich von der Inversionsbereich.
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