6. Curva capacitância x tensão (CV)
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DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES II - DS II 6. Curva capacitância x tensão (C-V) CURVA CAPACITÂNCIA X TENSÃO (C-V) Curvas C x V ! Os portadores majoritários respondem instantaneamente (≈ 10-12s) às variações de potencial aplicadas, o que não acontece com os portadores minoritários, logo a resposta é função da frequência do sinal ! – Resposta em baixa frequência (Hz) – Resposta em alta frequência ( MHz) CURVA CAPACITÂNCIA X TENSÃO (C-V) V Medida experimental ∂Q C= ∂V t 10 - 30 Vrms AC DC Quase estático varre todas as faixas de operação do capacitor ~ metal óxido Semicondutor CURVA CAPACITÂNCIA X TENSÃO (C-V) ! Semicondutor em acumulação: cargas majoritárias peliculares Resposta em baixa frequência metal óxido Cox Cacum. Semicondutor Resposta em alta frequência metal óxido Cox Semicondutor Cacum. ∞ εSi εox 1 1 1 e Cacum. = = + ∴ Ceq =Cox , Cox = Ceq Cox Cacum. xox xacum. 0 CURVA CAPACITÂNCIA X TENSÃO (C-V) ! Semicondutor em banda plana: comprimento de Debye extrínseco (LDe) Resposta em baixa frequência metal óxido Semicondutor Cox CFB Resposta em alta frequência metal óxido Cox Semicondutor CFB Cox.CFBS εSi εSi.kT 1 1 1 = + , CFBS= , LDe = 2 ∴ CFB = Ceq Cox CFB LDe q NA,D Cox +CFBS CURVA CAPACITÂNCIA X TENSÃO (C-V) ! Semicondutor em depleção: - cargas majoritárias criando a região de depleção Resposta em baixa frequência metal óxido Cox xd Semicondutor Cdepl. Resposta em alta frequência metal óxido xd Cox Cdepl. Semicondutor Cox.Cdepl. εSi 1 1 1 , Cdepl. = = + ∴ Ceq = Cox + Cdepl. Ceq Cox Cdepl. xd CURVA CAPACITÂNCIA X TENSÃO (C-V) ! Semicondutor em inversão: - cargas majoritárias em depleção e minoritárias peliculares Resposta em baixa frequência metal óxido xdmáximo Cox Cinv. C depl min . metal óxido xdmáximo Cdepl. Semicondutor 1 1 1 0 = + C eq C ox C depl min . + C inv . Resposta em alta frequência Cox Cinv. Cdepl. Semicondutor ∴ C eq = C ox ∞ε Si ε Si , C inv . = = xd max . xinv . 1 1 1 , = + C eq C ox C depl min ∴ C eq = C ox .C depl min . C ox + C depl min . C depl min . = ε Si x d max CURVA CAPACITÂNCIA X TENSÃO (C-V) Curva capacitância x tensão (C-V) VG < VFB → acumulação VG = VFB → banda plana VFB < VG < VT → depleção VG ≥ VT → inversão acumulação TIPO P depleção VG > VFB → acumulação VG = VFB → banda plana VT < VG < VFB → depleção VG ≤ VT → inversão TIPO N depleção banda plana inversão inversão acumulação banda plana
