Qu'est-ce qu'un condensateur MOS?

Qu'est-ce qu'un condensateur MOS ?

Définition du condensateur MOS

MOS signifie Metal Oxide Semiconductor. Un condensateur MOS comprend un substrat ou un corps semi-conducteur, un isolant et une grille métallique. Généralement, la grille est fabriquée à partir de poly-silicium fortement dopé n+ qui fonctionne comme un métal. Le dioxyde de silicium (SiO2) sert de matériau diélectrique entre les plaques du condensateur, où les couches métalliques et semi-conductrices agissent comme les deux plaques.

La capacité d'un condensateur MOS varie en fonction de la tension appliquée à son terminal de grille, le corps étant généralement mis à la masse lors de cette application.

La tension de bande plate est un terme important lié au condensateur MOS. Elle est définie comme la tension à laquelle il n'y a pas de charge sur les plaques du condensateur et par conséquent, il n'y a pas de champ électrique statique à travers l'oxyde. Une tension positive appliquée à la grille supérieure à la tension de bande plate (Vgb > Vfb) induit alors une charge positive sur la grille métallique (poly-silicium) et une charge négative dans le semi-conducteur. Les seules charges négatives disponibles sont les électrons négativement chargés, qui s'accumulent à la surface. Cela est connu sous le nom d'accumulation de surface.

Si la tension de grille appliquée est inférieure à la tension de bande plate (Vgb < Vfb), alors une charge négative est induite à l'interface entre la grille en poly-silicium et l'oxyde, et une charge positive dans le semi-conducteur.

Ceci n'est possible que en repoussant les électrons négativement chargés de la surface, exposant ainsi les charges positives fixes provenant des donneurs. Ceci est connu sous le nom de déplétion de surface.

Bien que le condensateur MOS ne soit pas largement utilisé seul, il est intégral aux transistors MOS, qui sont les dispositifs semi-conducteurs les plus largement utilisés.

Les caractéristiques typiques de la capacité-tension d'un condensateur MOS avec un corps de type n sont données ci-dessous,

Diagramme Capacité vs. Tension de Grille (CV) d'un condensateur MOS. La tension de bande plate (Vfb) sépare la région d'accumulation de la région de déplétion. La tension seuil (Vth) sépare la région de déplétion de la région d'inversion.