电容器原理(MOS管电容的工作原理)

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电容器原理(MOS管电容的工作原理)

01 、MOS管电容的工作原理

我们从Gate的工作电压,讨论NMOS管形成的电容。以下是NMOS电容的C-V特性曲线。

MOS管电容的工作原理

当Gate的电压是一个负值时,在靠近衬底的氧化层面,会吸引空穴,这时候的NMOS管工作在积累区,形成了以Gate和空穴为极板,氧化层为介质的电容。

MOS管电容的工作原理

当Gate的电压在0到VTH时,NMOS管工作在亚阈值区。在这个区域,Gate电压上升,空穴逐渐被排斥,开始形成耗尽层,NMOS进入弱反型,这时NMOS相当于栅氧化层和耗尽层两个电容串联,容值减少,处于NMOS管电容的C-V曲线的凹陷区域。

MOS管电容的工作原理

当Gate的电压大于VTH时,NMOS反型层形成,NMOS管导通。这时候,形成了Gate和反型层为极板,氧化层为介质的的电容,电容值和积累区的容值一样。

MOS管电容的工作原理

02 、Layout中的MOS管电容


我们在Layout时,会在一些空的地方加上接电源地的MOS电容,这时候我们需要特别注意电源电压。

若是3.3V的电源,就不能用1.8V的MOS做电容了,防止电压击穿MOS的氧化层,要用氧化层厚点的3.3V的MOS。

若是1.8V的电源,可以用3.3V的MOS电容,也可以用1.8V的MOS电容。但是,从容值角度考虑,在相同面积下,应该用容值更大的MOS电容,3.3V的MOS的氧化层比1.8V的MOS氧化层厚,这样容值就相对1.8V的MOS小了,所以应该选1.8V的MOS电容。

比如1.0V的电压域,选择MOS管做电容,就不能简单的用普通的MOS管了,普通的MOS管,阈值电压VTH比较大,1.0V电压可能让普通MOS管进入亚阈值区,容值处于C-V特性曲线的凹陷区域,这时候电容值就很小了。为了避免这种情况出现,可以选用阈值电压VTH接近于0的native MOS。

总之,选择MOS类型时,需要特别关注用于哪个电压域。

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