Hva er en MOS-kondensator?

Hva er en MOS-kondensator?

Definisjon av MOS-kondensator

MOS står for Metal Oxide Semiconductor. En MOS-kondensator består av et semikonduktormaterial eller substrat, en isolator og en metallport. Vanligvis lages porten av sterkt dotert n+ poly-silisium som fungerer som metall. Silisiumdioxid (SiO2) fungerer som dielektrisk materiale mellom kondensatorplater, der metall- og semikonduktorslagene fungerer som de to plater.

Kapasitansen til en MOS-kondensator varierer med spenningsapplikasjonen på dens portterminal, med kroppen vanligvis jordet under denne applikasjonen.

Flatbandspenning er et viktig begrep relatert til MOS-kondensatoren. Den defineres som spenningen ved hvilken det ikke er ladning på kondensatorplater, og dermed ingen statisk elektrisk felt over oksidet. En positiv gate-spenning større enn flatbandspenningen (Vgb > Vfb) inducerer da positiv ladning på metallet (poly silisium) port og negativ ladning i semikonduktoren. De eneste negative ladde elektronene er tilgjengelige som negative ladninger, og de akkumulerer på overflaten. Dette kalles overflateakkumulasjon.

Hvis den anvendte gate-spenningen er lavere enn flatbandspenningen (Vgb < Vfb), så induceres da en negativ ladning ved grenseflaten mellom poly-silisium-porten og oksidet, og positiv ladning i semikonduktoren.

Dette er kun mulig ved å skyve de negativt ladde elektronene unna overflaten, noe som eksponerer de faste positive ladningene fra donorer. Dette kalles overflatedepletion.

Selv om MOS-kondensatoren sjelden brukes alene, er den en integrert del av MOS-transistorer, som er de mest brukte semikonduktorenehetene.

De typiske kapasitans-spenningsegenskapene til en MOS-kondensator med n-type kropp er gitt nedenfor,

Diagram over kapasitans mot gate-spenning (CV) for en MOS-kondensator. Flatbandspenningen (Vfb) skiller Akkumulasjonsregionen fra Depletionsregionen. Terskelvoltage (Vth) skiller depletionsregionen fra inversjonsregionen.