电容器原理（MOS管电容的工作原理）

电容器原理（MOS管电容的工作原理）

01 、MOS管电容的工作原理

我们从Gate的工作电压，讨论NMOS管形成的电容。以下是NMOS电容的C-V特性曲线。

当Gate的电压是一个负值时，在靠近衬底的氧化层面，会吸引空穴，这时候的NMOS管工作在积累区，形成了以Gate和空穴为极板，氧化层为介质的电容。

当Gate的电压在0到VTH时，NMOS管工作在亚阈值区。在这个区域，Gate电压上升，空穴逐渐被排斥，开始形成耗尽层，NMOS进入弱反型，这时NMOS相当于栅氧化层和耗尽层两个电容串联，容值减少，处于NMOS管电容的C-V曲线的凹陷区域。

当Gate的电压大于VTH时，NMOS反型层形成，NMOS管导通。这时候，形成了Gate和反型层为极板，氧化层为介质的的电容，电容值和积累区的容值一样。

02 、Layout中的MOS管电容

我们在Layout时，会在一些空的地方加上接电源地的MOS电容，这时候我们需要特别注意电源电压。

若是3.3V的电源，就不能用1.8V的MOS做电容了，防止电压击穿MOS的氧化层，要用氧化层厚点的3.3V的MOS。

若是1.8V的电源，可以用3.3V的MOS电容，也可以用1.8V的MOS电容。但是，从容值角度考虑，在相同面积下，应该用容值更大的MOS电容，3.3V的MOS的氧化层比1.8V的MOS氧化层厚，这样容值就相对1.8V的MOS小了，所以应该选1.8V的MOS电容。

比如1.0V的电压域，选择MOS管做电容，就不能简单的用普通的MOS管了，普通的MOS管，阈值电压VTH比较大，1.0V电压可能让普通MOS管进入亚阈值区，容值处于C-V特性曲线的凹陷区域，这时候电容值就很小了。为了避免这种情况出现，可以选用阈值电压VTH接近于0的native MOS。

总之，选择MOS类型时，需要特别关注用于哪个电压域。