Structure MOS - CCD

Introduction - Définitions

Description

Fonctionnement

Structure MOS réelle

Dispositifs CCD

Conclusions Exercices


Structure MOS- Dispositifs C.C.D. 7.3 Fonctionnement.

Quand on applique une tension VG sur la grille de la structure définie précédemment, on va obtenir trois modes très différents de fonctionnement :

Quand on applique une tension VG sur la grille, elle se décompose en une différence de potentiel Vi supportée par l'isolant et un potentiel de surface Vs à l'interface isolant-semiconducteur. On a toujours :

VG = Vi + Vs (V.)

Il apparaît dans le métal une charge par unité de surface Qm et dans le semiconducteur une charge par unité de surface Qs et on a :

Qm = - Qs (C. cm-2)

7.3.1. La structure M.O.S. en régime d'accumulation.

Considérons la structure métal-SiO2-Si'P' précédente

on applique une tension négative : VG < 0

sur l'électrode métallique il apparaît une charge négative :

Qm < 0

Par effet d'influence les trous sont attirés vers l'interface isolant-semiconducteur pour former la charge positive :

Qs = - Qm >0.

Il se forme une accumulation de porteurs majoritaires à l'interface isolant-semiconducteur. C'est le régime d'accumulation.

La conductivité au voisinage de l'interface isolant-semiconducteur est augmentée (il y a plus de porteurs libres).

Le champ électrique dans l'isolant (dépourvu de charges piégées) est constant.

La charge d'accumulation peut être considérée comme uniquement surfacique.

On peut considérer que le potentiel de surface Vs est très légèrement négatif, la charge d'accumulation est donnée par :

Qs = - Qm

La charge et la tension sont reliées par la relation suivante :

VG Vi = Qm/Ci (V)

avec : Ci = ei/xi : capacité par unité de surface de l'isolant (pf/cm2)

ei = permittivité de l'isolant = 3.45 10-11 F./m. pour SiO2.

xi : épaisseur de l'isolant.

Le temps de relaxation des porteurs majoritaires étant très faible (qq. picosecondes), la valeur de la capacité est la même en B.F. (qq. Hz) qu'en H.F. (qq. MHz).

En régime d'accumulation, la capacité de la structure M.O.S. est celle de l'isolant.

Capacité MOS fonction de la polarisation : http://jas2.eng.buffalo.edu/applets/education/mos/mosCap/biasBand10.html

Charge, champ électrique potentilel dans une capacité MOS : http://jas2.eng.buffalo.edu/applets/education/mos/mosCap/biasPot10.html

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Dernière mise à jour : le   06-Mai-2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX