MOS電容-半導體物理器件特性及詳解

MOS電容

由金屬一氧化物-半導體構成的MOS系統，可以看成一個平行板電容器，金屬和半導體看作兩塊平行板，中間的SiO2為絕索介質，如圖1-11（a）所示。MOS電容。根據電容的定義，必須滿足：

式中V_G為加在MOS電容上的柵電壓，Qm為金屬表面的電荷量。根據電中性條件，Qm在數值上應等于整個空間電荷區的電荷量Q_b。

現將（1-11）式取倒數，并將代入，即得：

這樣，就把總的MOS電容分解成為SiO2層電容。和半導體空間電荷區電容兩個電容，如圖1-11（b）所示的串聯作用。于是：

圖1-11 MOS電容器及等效線路

氧化層電容相當于一個平板電容器，它的單位面積的電容值為：

式中VG為氧化層厚度，Qm為SiO2的介電常數，也稱電容率，其值為，可見是一個與材料及幾何尺寸有關的參數。MOS電容。當SiO2層的厚度一定，也就一定，它是不隨外電壓變化的。空間電荷區的電容，也可看成為一個平板電容器，但是它的間距是可變的，其單位面積電容可表示為：

式中為Si的介電常數，其值為為空間電荷區的厚度。MOS電容。前面已經講到，空間電荷區的寬度是隨外加電壓變化的。因此，是隨著4變化而變化的。若空間電荷處于積累情況，由于χ₄很小，所以很大，則總的MOS電容近似等于氧化層電容而在強反型時，χ₄達到最大值，達到極小值。所以總的MOS電容也達到極小。

MOS電容隨電壓變化（即電容電壓特性）更詳細的內容，大家可以根據（1-12）和（1-9）兩式自己導出，或參閱有關資料，這里不再敘述。

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