
【电】 flat band capacitance
在电子工程领域,"平能带电容"(Flat-Band Capacitance)是半导体器件物理中的核心概念,特指金属-氧化物-半导体(MOS)结构在平带条件(Flat-Band Condition) 下测得的单位面积电容值。此时半导体表面能带呈水平状态(无弯曲),空间电荷区消失,电容值达到理论最大值。其物理意义和计算方式如下:
平带条件
当外加栅极电压((V_G))使半导体表面能带完全平坦时,表面势 (psis = 0),半导体内部载流子浓度均匀分布,空间电荷区宽度为零。此时MOS电容仅由氧化层电容 (C{ox}) 主导,无耗尽层或反型层电容的叠加效应。
电容表达式
平带电容 (C{FB}) 的理论计算公式为:
$$ C{FB} = frac{C_{ox} cdot Cs}{C{ox} + C_s} $$
其中:
高频C-V测试
通过高频(通常 >1 MHz)电容-电压(C-V)特性曲线可观测平带点。平带电容对应曲线中电容值开始显著下降的拐点(见图示),是提取氧化层厚度、界面态密度等参数的关键依据 。
器件参数标定
中文术语 | 英文术语 | 定义 |
---|---|---|
平带电容 | Flat-Band Capacitance ((C_{FB})) | 平带条件下MOS结构的单位面积电容值 |
平带电压 | Flat-Band Voltage ((V_{FB})) | 使半导体表面能带恢复平坦所需的外加栅压 |
氧化层电容 | Oxide Capacitance ((C_{ox})) | 由栅氧化层介质形成的电容 |
德拜长度 | Debye Length ((lambda_D)) | 半导体中载流子屏蔽电场作用的特征长度 |
半导体器件物理基础
Neamen, D. A. Semiconductor Physics and Devices(第四版), McGraw-Hill, 2012.
详解MOS结构能带理论与C-V特性分析(第10章)。
标准测试方法
Schroder, D. K. Semiconductor Material and Device Characterization(第三版), Wiley, 2006.
高频C-V测量技术及平带点提取流程(第6章)。
工程应用指南
Pierret, R. F. Semiconductor Device Fundamentals, Addison-Wesley, 1996.
平带电容在MOSFET建模中的实际意义(第16章)。
注:实际测量中需注意温度、频率及界面态对 (C_{FB}) 的影响,建议结合TCAD仿真(如Sentaurus)对比实验数据以提升分析精度。
“平能带电容”并不是一个标准或常见的专业术语。结合现有资料分析,可能存在以下两种情况:
术语混淆的可能性
• 若您指的是「平行板电容」,这是最常见的电容器结构形式,由两块平行金属板组成。根据,其电容公式为:
$$
C = frac{varepsilon_0 varepsilon_r A}{d}
$$
其中$varepsilon_0$为真空介电常数,$varepsilon_r$为介质相对介电常数,$A$为极板面积,$d$为极板间距。
• 若涉及“能带”概念(半导体物理中的电子能量分布),则需结合具体上下文,目前搜索结果中无相关内容。
电容基础概念补充
电容的本质是描述导体储存电荷能力的物理量,如和4所述,定义为$C=Q/U$(电荷量与电压的比值),国际单位为法拉(F)。
建议:
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