Warum verwenden wir für einen MOSFET eine Isolierschicht zwischen der Gate-Elektrode und dem Kanalbereich?

Typischerweise wächst eine Schicht aus Siliziumoxid (SiO 2) auf einem Siliziumsubstrat und eine Metall- oder Polysiliziumschicht wird darüber abgeschieden. Wenn man beobachtet, handelt es sich hierbei um einen planaren Kondensator, bei dem das Metall (Gate) und der Halbleiter (Körper) durch ein Dielektrikum (Siliziumoxid) getrennt sind.

Wenn daher ein Potential an das Gate angelegt wird, sammeln sich entgegengesetzte Ladungsträger an der Grenzfläche des Oxidkörpers an. Wird das Potential am Gate weiter erhöht, werden Ladungsträger von der Source in diese verarmte Schicht gezogen, wodurch eine Inversionsschicht auf dem Körper entsteht.

Um diese Inversionsschicht zu erzeugen, ist daher eine Isolatorschicht am Gate-Anschluss erforderlich. Diese Isolationsschicht erhöht die Eingangsimpedanz und macht sie empfindlicher gegenüber Spannungsschwankungen.

Die MOS-Kapazität wird im Grunde als das Herzstück des MOSFET bezeichnet. Durch das Vorhandensein dieser Isolierschicht zwischen der Gate-Metallplatte und dem Halbleitersubstrat entsteht ein Parallelplattenkondensator (das Metall und der Halbleiter fungieren als zwei Platten des Kondensators).

Diese so gebildete kapazitive Wirkung ermöglicht es der Gate-Spannung, die Breite des Kanals zu steuern, was wiederum die Menge des durch das Gerät fließenden Stroms steuert. Aufgrund dieses Funktionsprinzips wird der Mosfet zu einem spannungsgesteuerten Gerät, wobei der Steueranschluss das Gate ist.

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