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• W2043419054 abstract "The physical phenomena associated with the frequency response of the surface inversion layer of an MOS capacitor are examined. It is shown that the equivalent circuit presented by Lehovec and Slobodskoy for an MOS capacitor in the depletion-inversion mode of operation may be simplified when the capacitor is biased in the heavy inversion layer mode. Further it is shown that an additional resistance, to account for generation-recombination in the depletion region, must be included. This new resistance dominates the response for silicon units, which is shown to be as low as I–5o cps at room temperature. Experimentally, there are at least two observations which cannot be explained by the first order one dimensional model on which these equivalent circuits are based. The frequency responses of complementary units, fabricated on almost identical p- and n-type silicon differ by orders of magnitude, it is typically in the range 1–100 cps for n-type units, but may be as high as 10 Mc/s for equivalent p-type units. In addition, pronounced hysteresis in the bias dependence of the capacitance of some p-type units has been observed. A second-order two dimensional model is proposed to explain these anomalies. This model includes an “external” inversion layer, surrounding the gate electrode, produced during the formation of the oxide. The gate inversion layer, in this model, is coupled to the bulk through an additional RC network, representing the external inversion layer, which is in parallel with the equivalent network of the first order model. An approximate analysis of this second order model predicts a frequency response which is in agreement with experiment. The possibility of charge migration on the surface of the oxide, which serves to decouple the gate inversion layer from the external inversion layer, can account for the hysteresis in the capacitance vs. bias characteristics observed in these units. Les phénomènes physiques associés avec la réponse de fréquence de la couche d'inversion de surface d'un condensateur MOS ont été examinés. On démontre que le schéma équivalent présenté par Lehovec et Slobodskoy pour un condensateur MOS dans le mode d'opération épuisement-inversion peut étre simplifié quand le condensateur est polarisé dans le mode à lourde couche d'inversion. On démontre aussi qu'une résistance supplémentaire pour rendre compte de la génération-recombinaison dans la région d'épuisement doit être include. Cette nouvelle résistance domine la réponse des éléments de silicium; elle est démontrée comme étant aussi basse qu'1–50Hz à température ambiante. Expérimentalement, il y a au moins deux observations qui ne peuvent être expliquées par le modèle à une dimension du premier ordre sur lequel ces schémas équivalents sont basés. Les réponses de fréquence des unités complémentaires, fabriquées sur des éléments en silicium quasi-identiques de type p et n, diffèrent de plusieurs ordres de grandeur, typiquement dans la gamme 1–100Hz pour les types n mais peuvent atteindre 10MHz pour les types p équivalents. En plus, une hystérésis prononcée dans la dépendance de polarisation de la capacité de quelques unités de type p a été observée. Un modèle à deux dimensions de second ordre est proposé pour expliquer ces anomalies. Ce modèle comprend une couche d'inversion externe, entourant l'électrode de déclenchement, produite durant la formation de l'oxyde. Cette couche à inversion de déclencheur est, dans ce modèle, accouplée à l'ensemble à travers un réseau RC supplémentaire représentant la couche d'inversion externe qui est en parallèle avec le réseau équivalent du modèle de premier ordre. Une analyse approximative de ce modèle à second ordre prédit une réponse de fréquence qui est en accord avec l'expérience. La possibilité de déplacement de charge sur la surface de l'oxyde, qui sert à découpler la couche d'inversion de déclencheur de la couche d'inversion externe peut expliquer l'hystérésis dans les caractéristiques capacité-polarisation observées dans ces éléments. Die physikalischen Erscheinungen, die mit der Frequenzansprache der Oberflächeninversionsschicht eines MOS-Kondensators zusammenhängen, werden untersucht. Es wird gezeigt, dass sich das Ersatzschaltbild nach Lehovec und Slobodskoy für einen MOS-Kondensator, bei dem die Inversionsschicht im Sperrmodus arbeitet, vereinfachen lässt, wenn der Kondensator eine Vorspannung erhält, so dass der schwere Inversionsschichtmodus vorherrscht. Ferner wird gezeigt, dass ein zusätzlicher Widerstand hinzuzufügen ist, um Generations-Rekombination in der Sperrschicht Rechnung zu tragen. Dieser neue Widerstand beherrscht die Ansprache für Siliziumgeräte, die bei Zimmertemperatur bis zu 1–50 Hz sinkt. Versuchsmässig gibt es mindestens zwei Beobachtungen, die sich durch das eindimensionale Modell 1. Ordnung, auf dem die Ersatzschaltbilder beruhen, nicht zu erklären sind. Die Frequenzansprache komplementärer Einheiten aus fast identischem p- und n-Typ Silizium sind um Grössenordnungen verschieden; für n-Typ-Geräte ist der Bereich 1–100 Hz, für entsprechende p-Typ-Geräte kann sie bis auf 10 MHz steigen. Ausserdem ist eine ausgesprochene Hysterese in der Vorspannungs-Abhängigkeit der Kapazität einiger p-Typ-Geräte beobachtet worden. Zur Erklärung dieser Anomalien wird ein zweidimensionales Modell 2. Ordnung vorgeschlagen. Dieses Modell enthält eine “äussere” Inversionsschicht, die die Torelektrode umgibt; sie wird während der Bildung des Oxids erzeugt. Die Inversionsschicht des Tores ist in diesem Modell mit dem Hauptkörper durch eine zusätzliche RC-Schaltung verbunden, die die äussere Inversionsschicht darstellt; sie liegt in Parallelschaltung zur äquivalenten Schaltung des Modells 1. Ordnung. Eine angenäherte Analyse dieses Modells 2. Ordnung sagt eine Frequenzansprache voraus, die mit dem Versucht übereinstimmt. Die Möglichkeit eine Ladungswanderung auf der Oxidoberfläche, die zur Trennung der Inversionsschicht des Tores von der äusseren Inversionsschicht dient, könnte die in der Kapazität/Vorspannungs-Kennlinie beobachtete Hysterese bei diesen Geräten erklären." @default.
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