Como dice el título, para un MOSCap con, digamos, un sustrato semiconductor dopado, cuando se aplica un voltaje de compuerta \ $ V_ {g} \ $ a través de la puerta y el sustrato conectado a tierra, ¿por qué no \ $ V_ {g} \ $ cae completamente a través del óxido o ¿por qué tiene que haber un potencial distinto de cero en la interfaz de óxido-semiconductor?
La forma diferencial de la Ley de Gauss es
$$ \ nabla \ cdot \ vec {E} = \ frac {\ rho} {\ epsilon_0} $$
Esto significa que el campo eléctrico es continuo a través del espacio. A veces, cuando hay una carga altamente concentrada (como una carga de superficie en un conductor), podemos obtener una discontinuidad aproximada en el campo eléctrico. Sin embargo, si el MOSFET está bien diseñado, no existe tal carga superficial en la interfaz entre el óxido y el semiconductor, por lo que el campo no puede ser discontinuo.
Por lo tanto, si el campo en el óxido no es cero, el campo en el semiconductor también debe ser distinto de cero.
Entonces, también definimos el potencial electrostático mediante
$$ V = - \ int_C \ vec {E} \ cdot \ mathrm {d} \ vec {l} $$
De modo que si hay un campo en el semiconductor, también debe haber una variación del potencial.
Aparte: De hecho, es posible que estados de superficie ocurran en esta interfaz, que puede atrapar electrones en la interfaz, lo que resulta en un campo reducido en el semiconductor . Esto generalmente lleva a un rendimiento MOSFET más bajo, por lo que los fabricantes de MOSFET intentan evitar las condiciones que conducen a estados de superficie.
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