MOS管电容器栅-衬电容对栅极电压的依赖关系

信息来源: 时间:2021-11-23

MOS电容器栅-衬电容对栅极电压的依赖关系

外加栅极电压与表面势фS,绝缘物中的电压降VOS,金属-半导体功函数差фMS’之间的关系为

MOS管栅极电容,MOS管栅源电压

再有,因为外加栅-衬电压所引起的电场全部位于栅极,栅极绝缘物和半导体表面所组成的区域内,在这个区域内电荷中性条件是:

MOS管栅极电容,MOS管栅源电压

式中image.png等于

MOS管栅极电容,MOS管栅源电压

栅电极单位面积电荷密度与VOS关系是

MOS管栅极电容,MOS管栅源电压

结合(2.42),(3.4)和(2.43)得到

MOS管栅极电容,MOS管栅源电压

方程(3.5)可用平带电压来表示

MOS管栅极电容,MOS管栅源电压

单位面积栅一衬电容可以写成

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可从(2.42)直接得出栅极电压的微分,于是

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dQG/dVox仅仅为单位面积氧化物电容Cox。从(3.4),QG可以表成

MOS管栅极电容,MOS管栅源电压

因此

MOS管栅极电容,MOS管栅源电压

半导体表面空间电荷区单位面积电容定义为

MOS管栅极电容,MOS管栅源电压

同样,涉及界面电荷密度的单位面积电容定义为

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结合(3.8),(3.10),(3.11)和(3.12)得到用Cox,Cs,和Cs表示的单位面积栅一衬电容的表示式

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固定正值界面电荷密度与表面电势无关,如假定氧化物-硅界面不存在与电压相关的捕捉机制,那末Css将为零,而单位面积栅-衬电容则由下式给出

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于是,MOS电容器的等效电路如图3.7所示。Cs为频率的函数,其高频和低频特性将在下面几节数品路中作极其详细地讨论。

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