Sujet de discussion: condensateur MOS
- Introduction du condensateur MOS
- Charge d'interface du condensateur MOS
- Principe de fonctionnement dans différents états
- Capacité MOS
- Tension de seuil MOS
Qu'est-ce que le condensateur MOS?
Pour construire un condensateur A MOS, la chose la plus nécessaire et la plus importante est la structure grille-canal-substrat.
Ce particulier type de condensateur a deux bornes qui est principalement un dispositif semi-conducteur ; il est constitué d'un contact métallique et d'un isolant diélectrique.
Un contact ohmique supplémentaire est donné au niveau du substrat semi-conducteur.
Structure MOS
La MOS la structure est principalement composée de trois choses:
- Le silicium dopé comme substrat
- Couche d'oxyde
- Matériau isolant: Dioxyde de silicium.
Ici, la qualité isolante de l'oxyde utilisé est assez bonne. La densité et la largeur de l'oxyde-semi-conducteur sont en conséquence très faibles au niveau du canal particulier.
Lorsqu'une tension de polarisation est appliquée, toutes les charges et interférences sont évitées en raison de la résistance infinie de l'isolant respectif ; par conséquent, dans le métal, certaines contre-charges sont produites dans la même couche.
Les contre-charges et la tension qui ont été produites précédemment sont utilisées dans le condensateur pour contrôler la charge d'interface (porteurs majoritaires, porteurs minoritaires, etc.). Cependant, la capacité de fabriquer une feuille conductrice de support minoritaire à la frontière est essentielle pour la conception MOS.
Charge d'interface d'un condensateur MOS:
Ceci est typiquement associé à la forme de la bande d'énergie électronique du semi-conducteur attenant au bord. A très basse tension, la bande d'énergie est définie au moyen de différentes propriétés et constructions, c'est-à-dire métalliques et semi-conducteurs. Dans l'équation ci-dessous, tous les changements se sont produits en raison de la polarisation et de la tension appliquées, c'est-à-dire que la bande devient plate est représentée par
Où,
Øm et Øs = fonctions de travail du métal et du semi-conducteur,
rXs = affinité électronique du semi-conducteur,
Ec = l'énergie du bord de la bande de conduction, et
EF = Niveau de Fermi à tension nulle.
Condensateur MOS à zéro polarisation et tension appliquée:
Dans cet état stable, aucun flux de courant n'est observé dans le sens perpendiculaire vers la haute résistance des couches isolantes.
Par conséquent, nous considérons le niveau de Fermi comme constant à l'intérieur du semi-conducteur, aucune autre polarisation ne changera sa valeur.
Le niveau de Fermi décalé ou constant est indiqué par,
EFm - EFs = qV.
C'est ce qu'on appelle une situation de quasi-équilibre où le semi-conducteur peut être utilisé comme équilibre thermique.
Lorsqu'une tension est appliquée dans une structure MOS avec un semi-conducteur de type p, elle semble croître vers le haut et rend la tension de la bande plate négative.
En mode d'épuisement ou région, il devient V> VFB
Avec l'augmentation de la tension appliquée et une bande d'énergie de plus en plus grande, la différence entre le niveau de Fermi et à la fin de la bande de conduction à l'interface semi-conducteur commence à diminuer également par rapport au niveau de Fermi. Par conséquent, il devient V = 0 V.
En tension appliquée plus élevée, le volume de concentration d'électrons à l'interface traversera la densité de dopage du matériau.
ψ désigne les différences de potentiel des semi-conducteurs, lorsqu'une place X est choisie dans le semi-conducteur.
En tenant compte des informations d'équilibre électronique, le niveau de Fermi intrinsèque Ei se contracte à un niveau d'énergie qϕb différent du niveau de Fermi réel EF d'un matériau semi-conducteur dopé sélectionné,
= Vth ln (Na/ni)
Crédit d'image: Brasse bien, Flexion de bande de semi-conducteur, CC BY-SA 3.0
Crédit d'image: Brasse bien, Inversion avec biais source-corps, CC BY-SA 3.0
Capacité MOS:
Un condensateur MOS est conçu avec les contacts métalliques avec les sections neutralisées à l'intérieur d'un matériau semi-conducteur dopé. Les semi-conducteurs sont également alliés en série avec un isolant généralement préparé en oxyde de silicium.
La connexion en série entre ces deux est présentée par,
Ci = Sεi/di,
Partout où,
- S = aire du condensateur MOS,
- Cs = capacité du semi-conducteur actif,
- CMOS = La capacité du semi-conducteur peut être calculée comme suit:
Partout où,
- Qs = densité de charge totale / surface
- ψs est le potentiel de surface.
Crédit d'image: Saumitra R Mehrotra et Gerhard Klimeck, Illustration de la mesure CV, CC BY 3.0
Tension de seuil du condensateur MOS:
La tension de seuil est mesurée comme V = VT . Cette tension de maintien est l'un des paramètres significatifs qui désigne dans les dispositifs semi-conducteurs isolants métalliques. L'inversion dominante peut avoir lieu si le potentiel de surface ψs s'avère équivalent au terme 2ϕb.
La charge à l'interface isolant-semi-conducteur de la couche d'appauvrissement est exprimée comme suit:
Le seuil tension appliquée au potentiel de terre est décalé de VB. Un changement dans un MOSFET se produit lorsque la couche conductrice d'électrons mobiles est maintenue à des potentiels approximativement fixes. En considérant que la couche d'inversion est à la masse, la tension VB polarise la jonction active entre la couche d'inversion et le substrat spécifié, et la capacité de changement de charge au niveau de la couche d'appauvrissement. Dans ce cas, la tension de seuil s'avère être,
La tension de seuil est modifiée si les conditions de surface à l'interface d'oxyde semi-conducteur et diffèrent au sein de la couche isolée. Le sous-seuil est ainsi chevauché avec la tension de seuil et les porteuses mobiles augmentent de façon exponentielle avec l'incrément de la tension appliquée.
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Bonjour, je m'appelle Soumali Bhattacharya. J'ai fait un Master en Electronique.
Je suis actuellement investi dans le domaine de l'électronique et de la communication.
Mes articles se concentrent sur les principaux domaines de l'électronique de base dans une approche très simple mais informative.
Je suis un apprenant vif et j'essaie de me tenir au courant de toutes les dernières technologies dans le domaine de l'électronique.
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