电容器原理（MOS管电容的工作原理）

电容器原理(MOS晶体管电容器工作原理)

01、MOS晶体管电容的工作原理

从门电路的工作电压出发，讨论了NMOS晶体管形成的电容。下面是NMOS电容器的C-V特性曲线。

当栅极的电压为负时，空空穴会被吸引到衬底的氧化层附近。此时，NMOS晶体管工作在积累区，形成以栅极和空孔为极板、氧化层为介质的电容器。

当栅极电压从0到VTH时，NMOS晶体管工作在亚阈值区域。在该区域，栅极电压上升，空空穴逐渐被排斥，耗尽层开始形成，NMOS进入弱反转型。此时，NMOS相当于栅氧化层和耗尽层两个电容的串联，电容减小，在NMOS晶体管电容C-V曲线的凹陷区域。

当栅极的电压大于VTH时，形成NMOS反型层，NMOS晶体管导通。此时，形成以栅极和反型层为板、氧化层为介质的电容器，电容值与积累区的电容值相同。

02.版图中的金属氧化物半导体管电容

我们布局的时候，会在一些地方空加入连接到电源地的MOS电容，所以需要特别注意电源电压。

如果电源是3.3V，1.8V MOS就不能当电容了。为防止电压突破MOS的氧化层，应使用氧化层较厚的3.3V MOS。

对于1.8V电源，可以使用3.3V MOS电容或1.8V MOS电容。但是从电容的角度来看，在相同面积下，应该使用电容较大的MOS电容。3.3V MOS的氧化层比1.8V MOS厚，所以电容比1.8V MOS小，所以要选择1.8V MOS电容。

比如在1.0V的电压域，如果选择MOS晶体管作为电容，就不能简单地使用普通的MOS晶体管。对于普通的金属氧化物半导体晶体管，阈值电压VTH相对较大。1.0V的电压可能会使普通MOS晶体管进入亚阈值区域，电容值在C-V特性曲线的凹陷区域。这时，电容值很小。为了避免这种情况，我们可以选择阈值电压VTH接近0的原生金属氧化物半导体。

总之，在选择MOS类型时，要特别注意使用哪个电压域。

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