Co to jest kondensator MOS?

Czym jest kondensator MOS?

Definicja kondensatora MOS

MOS to skrót od Metal Oxide Semiconductor. Kondensator MOS składa się z ciała półprzewodnikowego lub podłoża, izolatora i metalowej bramki. Zazwyczaj bramka jest wykonana z mocno domieszkowanego n+ polikryształowego krzemu, który działa jak metal. Tlenek krzemu (SiO2) służy jako materiał dielektryczny między płytami kondensatora, gdzie warstwy metalowa i półprzewodnikowa działają jako dwie płyty.

Pojemność kondensatora MOS zmienia się w zależności od napięcia zastosowanego do jego bramki, przy czym ciało jest zwykle uziemione podczas zastosowania tego napięcia.

Napięcie płaskiej strefy to ważny termin związany z kondensatorem MOS. Jest ono definiowane jako napięcie, przy którym nie ma ładunku na płytach kondensatora, a więc nie ma statycznego pola elektrycznego przez tlenek. Po zastosowaniu dodatniego napięcia bramki większego niż napięcie płaskiej strefy (Vgb > Vfb), pozytywny ładunek indukowany jest na metalowej (polikryształowej) bramce, a negatywny ładunek w półprzewodniku. Jedyne dostępne ujemne ładunki elektronowe gromadzą się na powierzchni. To zjawisko nazywane jest nagromadzeniem powierzchniowym.

Jeśli zastosowane napięcie bramki jest mniejsze niż napięcie płaskiej strefy (Vgb < Vfb), to ujemny ładunek indukowany jest na granicy między polikryształową bramką a tlenkiem, a pozytywny ładunek w półprzewodniku.

To jest możliwe tylko poprzez odepchnięcie ujemnie naładowanych elektronów od powierzchni, odsłaniając stałe ładunki dodatnie z dawców. To zjawisko nazywane jest wygładzeniem powierzchniowym.

Choć kondensator MOS sam w sobie nie jest szeroko stosowany, jest on kluczowy dla tranzystorów MOS, które są najbardziej popularnymi urządzeniami półprzewodnikowymi.

Typowe charakterystyki pojemności-napięcia kondensatora MOS z ciałem typu n są następujące,

Wykres pojemności w zależności od napięcia bramki (CV) kondensatora MOS. Napięcie płaskiej strefy (Vfb) oddziela region nagromadzenia od regionu wygładzenia. Napięcie progowe (Vth) oddziela region wygładzenia od regionu inwersji.