Back to site

Luku 6: MOS Capacitors

Source: http://ecee.colorado.edu/~bart/book/book/chapter6/ch6_2.htm



6.2. Rakenne ja toimintaperiaate

Edellinen kappaleEdellinen osaMomenttiSeuraava jaksoSeuraava luku
6.2.1. Flatband kaavio 
6.2.2. Kertyminen 
6.2.3. Ehtyminen 
6.2.4. Inversio

MOS kondensaattori muodostuu metalli-oksidi-Semiconductor rakennetta, kuten on esitetty kuviossa 6.2.1.Esitettynä on puolijohde substraatin ohut oksidikerros ja ylhäältä metallikosketuksen, kutsutaan portille.Toinen metalli kerros muodostaa sista pinta kosketukseen sen takaosaan puolijohteiden ja on nimeltään bulk kosketuksessa. Esitetty rakenne on p -tyyppinen substraatti. Kutsumme tätä n -tyypin MOS tai NMOS kondensaattorin jälkeen inversiokerroksen - kuten edellä kohdassa 6.6.4 - sisältää elektroneja.

Kuva 6.2.1: MOS kapasitanssi rakenne

Ymmärtää eri bias liikennemuotojen MOS kondensaattorin nyt tarkastelemme kolmea eri esijännitteet. Eräs alapuolella flatband jännite, V FB, toinen välillä flatband jännitteen ja kynnys jännitteen, V t, ja lopuksi yksi suurempi kuin kynnys jännite. Nämä bias järjestelmien kutsutaan kertymistä, ehtymisen ja inversio toimintatapaa. Nämä kolme tilaa samoin kuin vastaava jakaumat liittyen kuhunkin niistä on esitetty kuviossa 6.2.2.

Kuvio 6.2.2.: Maksut ja n -tyypin Metal-Oxide-Semiconductor rakenne (p -tyyppinen substraatti) alla kertymistä, ehtymisen ja inversio olosuhteissa.

Kerääntyminen tapahtuu tyypillisesti negatiivista jännitettä, jossa negatiivista varausta portin houkuttelee reikiä substraatin oksidi-puolijohde rajapinnan. Väheneminen tapahtuu positiivisia jännitteitä. Positiivinen varaus portin työntää liikkuvan reikiä alustaan. Näin ollen, puolijohde on tyhjentynyt siirrettävien rajapinnassa ja negatiivinen varaus, johtuen ionisoidun akseptorin ioneja, jää avaruusvaraus alueella. Jännite erottamalla kertymisen ja ehtyminen järjestelmää kutsutaan flatband jänniteFB. Inversio tapahtuu jännitteillä kuin kynnys jännite. In inversio, on olemassa negatiivisesti varatun inversio kerros oksidi-puolijohde-rajapinnan lisäksi ehtyminen-kerros. Tämä inversiokerroksen johtuu vähemmistön harjoittajat, jotka ovat houkutelleet käyttöliittymään positiivinen hilajännitettä.

Energia-band kaavio n -MOS kondensaattori jännitetty inversio on esitetty kuviossa 6.2.3. Oksidi mallinnetaan puolijohde hyvin suurella kaistaeron ja estää kaikki virtaus harjoittajat välillä puolijohde-ja portin metallia. Band taivutus puolijohde vastaa läsnä ehtymisen kerroksen. At puolijohde-oksidi rajapinnan, Fermi energia on lähellä johtuminen taajuusalueen reunasta muuttua, kun suuri tiheys elektroneja on läsnä. Puolijohde pysyy lämpötasapainon myös silloin, kun jännitettä käytetään portille. Läsnäolo sähkökentän ei automaattisesti johda ei-tasapaino kunnossa, kuten myös tapauksessa pn diodi nolla harhaa.

Kuva 6.2.3: Energia bändi kaavio MOS rakenteen puolueellinen käännellen.

Seuraavassa kohdissa, keskustelemme neljä toimintatilaa ja MOS rakenne: Flatband, ehtyminen, Inversion ja arvosanojen. Flatband olosuhteet vallitsevat silloin, kun mitään varaus on läsnä puolijohde siten, että pii energia nauha on tasainen. Aluksi oletamme, että tämä tapahtuu nollan portilla harhaa. Myöhemmin me tarkastelemme todellista flatband jännite tarkemmin. Pinta ehtyminen tapahtuu, kun reiät substraatin työnnetään pois positiivinen hilajännitteellä. Enemmän positiivinen jännite vetää puoleensa elektroneja (vähemmistö kantaja-aineita) on pinta, joka muodostaa nk. käänteinen kerros. Under negatiivinen portin bias, yksi houkuttelee reikiä p -tyypin substraatin pinnalle, jolloin saatiin kerääntyminen.

6.2.1. Flatband kaavio

 Seuraava alaluokka

Flatband kaavio on ylivoimaisesti helpoin energiaa bändin kuva. Termi flatband viittaa siihen, että energian nauha kaavio puolijohde on tasainen, mikä merkitsee sitä, että ei vastaa olemassa puolijohde. Flatband kaavio alumiini-pii-dioksidi-pii MOS rakenne on esitetty kuviossa 6.2.4. Huomaa, että jännite, FB, on tulokseksi saadaan tämän laakahihna kaaviossa. Merkitty kuvassa on myös työfunktio tehty alumiinista portin,F M, elektroni affiniteetti oksidi, C- oksidi, ja joka pii-, C, sekä kaistaeron energia piitä, g. Bandgap energia oksidi noteerataan kirjallisuudessa olevan 8 ja 9 elektroni volttia. Lukijan pitäisi myös ymmärtää, että oksidi on amorfinen materiaali ja käyttö puolijohde parametrit tätä materiaalia voidaan perustellusti kyseenalaistaa.

Flatband jännite saadaan, kun sovelletaan hilajännitteellä on yhtä suuri kuin workfunction ero portin metallin ja puolijohde. Jos kiinteä maksu oksidi-ja/tai oksidi-pii-liitäntä, lauseke flatband jännitteen on muutettava vastaavasti.

Kuva 6.2.4: Flatband energiaa kaavio metal-oksidi-puolijohde (MOS) muodossa, joka käsittää alumiini-metallimatriisi-, pii-dioksidi ja pii.

6.2.2. Kerääntyminen

 Seuraava alaluokka

Kerääntyminen tapahtuu, kun sovelletaan jännite pienempi kuin flatband jännite. Negatiivista varausta portin houkuttelee reikiä substraatin oksidi-puolijohde rajapinnan. Vain pieni määrä band taivutus tarvitaan rakentaa kerääntyminen vastaava siten, että lähes kaikki mahdolliset vaihtelu ei sisällä oksidi.

6.2.3. Ehtyminen

 Seuraava alaluokka

Kuten enemmän positiivinen jännite kuin flatband jännite on kytkettynä, negatiivinen varaus kerääntyy puolijohde. Aluksi tämä varaus on johtuu ehtymisen puolijohde alkaen oksidi-puolijohde rajapinnan.Väheneminen kerros leveys entisestään suurenee hilajännitettä.

6.2.4. Inversio

 Seuraava alaluokka

Kuten käytän-puolijohde kasvaa yli kaksi kertaa suurimman mahdollisen, toisen tyyppinen negatiivinen varaus ilmi tällä oksidi-puolijohde-rajapinnan: tämä vastaa johtuu vähemmistö kantajia, jotka muodostavat niin sanotun inversiokerroksen. Kuten eräs lisäkorotukset hilajännitettä, ehtyminen kerros leveys tuskin kasvaa entisestään, koska maksu inversiokerroksen kasvaa eksponentiaalisesti pinnan potentiaalia.

Boulder, joulukuu 2004

translaated by OL
Published (Last edited): Apr 11