Capacitor MOS 3
Regiane Ragi
A carga no capacitor MOS
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A carga no capacitor MOS
Para explorar ainda mais as características do capacitor MOS, vamos agora revisar alguns conceitos, nomenclaturas, aproximações usuais e relações simples associadas com a teoria do capacitor MOS.
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Podemos fazer isso usando uma série de representações gráficas dos resultados que já obtivemos até agora.
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Inicialmente, considere o potencial de superfície ψs em função da tensão de gate, VG, nas regiões de acumulação, depleção e inversão.
ψs
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
2ψB
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Note que ψs = 0 em VG = Vfb e aproximadamente zero na acumulação.
ψs
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
2ψB
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À medida que VG aumenta além da tensão de flat-band, Vfb, no regime de depleção, ψs aumenta até 2ψB.
ψs
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
2ψB
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Quando ψs alcança 2ψB, a concentração de elétrons torna-se tão grande que a superfície é considerada invertida.
ψs
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
2ψB
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A tensão de gate VG neste ponto é chamada de tensão
de threshold, Vt, ou tensão de limiar.
ψs
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
2ψB
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Em seguida, analisamos a largura da região de depleção , Wdep, em função de Vg.
Wdep
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
Wdmax
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Este gráfico é essencial porque revisa o capacitor MOS.
Wdep
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
Wdmax
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Nele, vemos que não há região de depleção quando a interface MOS está na acumulação
Wdep
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
Wdmax
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A largura da região de depleção, Wdep, na junção p-n e no capacitor MOS é proporcional à raiz quadrada do encurvamento da banda, ψs.
Wdep
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
Wdmax
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No caso do capacitor MOS, Wdep satura em Wdmax, quando Vg ≥ Vt, porque ψs satura em 2ψB.
Wdep
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
Wdmax
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A figura a seguir revisa as três componentes de carga no substrato do capacitor MOS.
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Qdep
VGVfb Vt
Qinv
VGVfb Vt
Qacc
VGVfb Vt
Inclinação = – cox
Inclinação = – cox
Acumulação Depleção Inversão
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A carga de depleção Qdep é constante na região da inversão.
Qdep
VGVfb Vt
Qinv
VGVfb Vt
Qacc
VGVfb Vt
Inclinação = – cox
Inclinação = – cox
Acumulação Depleção Inversão
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A carga de depleção Qdep é constante na região da inversão.
A carga de inversãoQinv = - cox(Vg-Vt)
aparece na região de inversão, e
Qdep
VGVfb Vt
Qinv
VGVfb Vt
Qacc
VGVfb Vt
Inclinação = – cox
Inclinação = – cox
Acumulação Depleção Inversão
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A carga de depleção Qdep é constante na região da inversão.
A carga de inversãoQinv = - cox(Vg-Vt)
aparece na região de inversão, e
a Qacc aparece na região de acumulação
Qacc = - cox(Vg-Vfb)
Qdep
VGVfb Vt
Qinv
VGVfb Vt
Qacc
VGVfb Vt
Inclinação = – cox
Inclinação = – cox
Acumulação Depleção Inversão
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A figura a seguir mostra a carga total no substrato, Qsub.
Qsub
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
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A carga no substrato, Qsub, na região de acumulação é composta pela carga de acumulação.
Qsub
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
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Na região de depleção, a carga no substrato, Qsub, é composta pela carga de depleção.
Qsub
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
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Na inversão, há duas componentes de carga, a carga de depleção e a carga de inversão.
Qsub
VGVfb Vt
Acumulação Depleção Inversão
Referências
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http://www.eecs.berkeley.edu/~hu/Chenming-Hu_ch5.pdf
https://engineering.purdue.edu/~ee606/downloads/T5.PDF
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