MOS Aplicaciones Digitales

2.4.3 MOS

Es un semiconductor de óxido de metal (Metal- Oxido Semiconductor)

Es un dispositivo electrónico formado por un sustrato de silicio dopado, sobre el cual se hace crecer una capa de óxido (SiO2). Los elementos se contactan con dos terminales metálicas llamadas sustrato y compuerta. La estructura se compara con un condensador de placas paralelas, en donde se reemplaza una de las placas por el silicio semiconductor del sustrato, y la otra por un metal, aunque en la práctica se usa polisilicio, es decir, un policristal de silicio.

El polisilicio es una forma pura del silicio, es como un semiconductor y se utiliza como materia prima en la mayoría de las aplicaciones de energía solar.

Policristal: es un agregado de pequeños cristales de cualquier sustancia, a los cuales, por su forma irregular, a menudo se les denomina cristalitas o granos cristalinos. Muchos materiales de origen tanto natural (minerales y metales) como sintético (metales, aleaciones, cerámica, etcétera) son policristales.

La estructura NMOS está formada por un sustrato de silicio dopado con huecos. Al aplicar un potencial de compuerta positivo, los electrones presentes en el sustrato (portadores minoritarios) son atraídos hacia la capa de óxido de compuerta. Al mismo tiempo, los huecos son repelidos de la capa de óxido de compuerta debido a que el potencial positivo los aleja. Esto ocasiona una acumulación de electrones en la cercanía del óxido, en donde el silicio presenta un exceso de electrones y por lo tanto es de tipo n. La inversión del dopado en el silicio (que antes era de tipo p) es lo que le da origen al nombre de esta región. También se produce una región de agotamiento de portadores en las cercanías del óxido, debido a que los huecos del sustrato se recombinan con los electrones atraídos.

Una estructura PMOS está formada por un sustrato de silicio dopado con electrones. Al aplicar un potencial de compuerta negativo, los huecos presentes en el sustrato (portadores minoritarios) son atraídos hacia la capa de óxido de compuerta. Los electrones son repelidos del óxido de compuerta debido a que el potencial negativo los aleja. Los huecos se acumulan en la cercanía del óxido, en donde el silicio acumula un exceso de huecos y por lo tanto se comporta como un material de tipo p. La recombinación de huecos y electrones produce una región de agotamiento.

La tensión positiva aplicada en la compuerta de una estructura PMOS se distribuye a través de las capas de materiales de acuerdo con la siguiente ecuación1

En donde

es la tensión de compuerta,

es la diferencia de las funciones de trabajo entre el metal y el semiconductor: ,

es la caída de tensión en el óxido,

es la caída de tensión en el semiconductor

En ambos tipos de estructuras se acumulan cargas eléctricas

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