Vad är en MOS-kondensator?

Vad är en MOS-kondensator?

MOS-kondensator definierad

MOS står för Metal Oxide Semiconductor. En MOS-kondensator består av ett halvledarkropp eller substrat, en isolator och en metallgate. Vanligtvis är gaten tillverkad av starkt dopad n+ poly-silicium som fungerar som metall. Kiseloxid (SiO2) används som dielektriskt material mellan kondensatorplattorna, där metallen och halvledarskiktet fungerar som de två plattorna.

Kapacitansen hos en MOS-kondensator varierar beroende på den spänning som appliceras på dess gate-terminal, med kroppen vanligtvis jordad under denna applikation.

Den plana bandspänningen är ett viktigt begrepp relaterat till MOS-kondensatorn. Den definieras som den spänning vid vilken det inte finns någon laddning på kondensatorplattorna och därför ingen statisk elektrisk fält över oxiden. När en positiv gate-spänning större än den plana bandspänningen (Vgb > Vfb) appliceras, induceras då positiv laddning på metallen (poly silicium) gate och negativ laddning i halvledaren. De enda tillgängliga negativa laddade elektronerna samlas vid ytan. Detta kallas ytsammansättning.

Om den applicerade gate-spänningen är lägre än den plana bandspänningen (Vgb < Vfb) induceras då en negativ laddning vid gränsytan mellan poly-silicium gate och oxiden och en positiv laddning i halvledaren.

Detta är endast möjligt genom att skjuta bort de negativt laddade elektronerna från ytan och exponera de fixa positiva laddningarna från donatorer. Detta kallas ytdepletion.

Även om MOS-kondensatorn inte används extensivt självständigt, är den en integrerad del av MOS-transistorer, som är de mest använda halvledarelementen.

De typiska kapacitans-spänningskaraktäristiken för en MOS-kondensator med n-typ kropp ges nedan,

Kapacitans jämfört med Gate-Spänning (CV) diagram för en MOS-kondensator. Den plana bandspänningen (Vfb) separerar Accumulation-regionen från Depletion-regionen. Tröskelspänningen (Vth) separerar depletion-regionen från inversion-regionen.