MOS电容器在高频时的栅-衬电容及其电压关系分析

对于这样的频率，表面反型层电荷不随栅极信号而变化。MOS电容器高频。因此，对于高频栅极信号，3.2.4节的结果（这些结果是基于系统处于热平衡状态的假设）不再有效。因为反型层电荷密度不随栅极电压的高频变化，对于一个给定的直流偏压，可以假定为一常数。换言之，在反型条件下

交流电场须由表面耗尽区的电荷来终止。在这些条件下，耗尽区单位面积电荷密度和耗尽区宽度将随栅极电压的高频变化，而且分别环绕各自的静态值而进行涨落，这样由（2.18）和（2.4）给出的电荷中性条件得到满足。MOS电容器高频。单位面积高频栅-衬电容将等于单位面积氧化层电容Cox并与耗尽区最大宽度有关的单位面积（最小）电容的串联相加。从（3.23）不难看出反型层对于高频电容不起作用。

在耗尽区处于最大宽度时，对应的表面空间电荷区电容记为CSDmin，等于

应用（2.30）和（2.31）得到

或

物理上，CSDmin可以着成是介电常数为∈s，极间距离等于表面耗尽区最大宽度的单位面积的平行板电容器。因此，对于高频栅极信号，在反型条件下，单位面积栅衬电容并不象在低频情况那样上升和近似于。相反，栅-衬电容将保持在其最小值不变，而和直流栅极偏压无关，其值等于

对于用p型硅衬底制作的MOS电容器的高频（非平衡）电容一电压关系，现在可以应用描述高频极限情况下的表面空间电荷区单位面积反型电容的公式（3.25）（不用（3.21））来计算。这个程序非常类似于前节所概述的方法。用这种方法推算的理论高频电容-电压关系也可从图3.8到图3.11看到。虚线对应于反型条件下高频特性。对于用n型衬底制作的器件的高频曲线可以采用相似的方法求得。

虽然MOS电容器的反型层不能随栅极电压的高频分量变化，必须注意的是对MOS场效应管的情况并非如此。MOS电容器高频。在正常工作条件下，MOS场效应管的重掺杂源区与反型层总是直接的欧姆接触。因此，源区很容易给反型层提供随高频栅极信号变化所需的电荷。所以，MOS场效应管从理论上讲能够用在非常高的频率上，这点不同于MOS电容器，后者的反型层响应时间要受3.2.3节论述的三种机理提供的电荷的限制。

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