MOS电容-半导体物理器件特性及详解

MOS电容

由金属一氧化物-半导体构成的MOS系统，可以看成一个平行板电容器，金属和半导体看作两块平行板，中间的SiO2为绝索介质，如图1-11（a）所示。MOS电容。根据电容的定义，必须满足：

式中V_G为加在MOS电容上的栅电压，Qm为金属表面的电荷量。根据电中性条件，Qm在数值上应等于整个空间电荷区的电荷量Q_b。

现将（1-11）式取倒数，并将代入，即得：

这样，就把总的MOS电容分解成为SiO2层电容。和半导体空间电荷区电容两个电容，如图1-11（b）所示的串联作用。于是：

图1-11 MOS电容器及等效线路

氧化层电容相当于一个平板电容器，它的单位面积的电容值为：

式中VG为氧化层厚度，Qm为SiO2的介电常数，也称电容率，其值为，可见是一个与材料及几何尺寸有关的参数。MOS电容。当SiO2层的厚度一定，也就一定，它是不随外电压变化的。空间电荷区的电容，也可看成为一个平板电容器，但是它的间距是可变的，其单位面积电容可表示为：

式中为Si的介电常数，其值为为空间电荷区的厚度。MOS电容。前面已经讲到，空间电荷区的宽度是随外加电压变化的。因此，是随着4变化而变化的。若空间电荷处于积累情况，由于χ₄很小，所以很大，则总的MOS电容近似等于氧化层电容而在强反型时，χ₄达到最大值，达到极小值。所以总的MOS电容也达到极小。

MOS电容随电压变化（即电容电压特性）更详细的内容，大家可以根据（1-12）和（1-9）两式自己导出，或参阅有关资料，这里不再叙述。

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