Structure MOS - CCD

Introduction - Définitions

Description

Fonctionnement

Structure MOS réelle

Dispositifs CCD

Conclusions Exercices


Structure MOS- Dispositifs C.C.D. 7.4 Structures M.O.S. réelles.

7.4.1. La tension de seuil.

La tension appliquée sur la structure :

VG = Vs + Vi = Vs + Qm/Ci, (le silicum P est relié à la masse)

Dans le cas où l'on a atteint la forte inversion :

VG = 2 fs + Qm/Ci, Cette valeur particulière de la tension appliquée est appelée la tension de seuil (threshold voltage) :

7.4.2. La tension de Bande Plate.

Il est rare que qfm soit strictement égal à qfs . Il en résulte une courbure des bandes d'énergie pour que l'alignement du niveau de FERMI soit respecté lorsque la structure est au même potentiel.

Pour rétablir la situation de bande plate, il faut appliquer sur la structure une tension appelée tension de bande plate (flat band voltage) telle que :

VFB1 = fm -fs (V.)

 

7.4.3. Influence des charges d'isolant.

Les isolants (oxydes de silicium) contiennent des charges (généralement des ions Na+ou Ca+ ) fixes ou se délaçant très lentement en fonction de la tension appliquée sur l'électrode métallique. Définissons ri(x) la densité de ces charges d'oxyde.

Prenons le cas d'une charge Qi située à l'abscisse x. Cette charge, par influence, va attirer des électrons à la surface du métal et du silicium.
Pour faire disparaître ces charge induites il faut appliquer une tension obtenue en intégrant l'équation de POISSON :

VFB2 = - Qi /ei = - x/xi Q/Ci
xi et Ci : épaisseur et capacité de l'oxyde.

Plus la charge est profonde, plus la tension de compensation est importante.

En utilisant la distribution des charges ri(x) :

VFB2 = - Qi/Ci (V.)

 

Cette tension de bande plate doit être rajoutée à la tension de seuil précédente :

La différence de travail de sortie, la charge d'espace dans l'isolant entraînent une translation de point de bande plate à partie de VG = 0.
La figure ci-contre illustre une observation expérimentale (la caractéristique C(V) tout entière subit une translation).

Loi empirique de la Production : Si un prototype fonctionne correctement, ce ne peut être le cas des exemplaires de série.

 

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Dernière mise à jour : le   7 mai, 2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX