用mos电容来感光的时候能有n扩散区紧靠么？
从而没有空间留给由光照产生的光生电子;就像nmos channel的电子都是s,d区
域的扩散区提供的.
但是好像实际的photogate也有用n+ diffusion来作bridge的(也就是n+紧靠mos电容),
难道感光的时候mos电容从非稳态到稳态的时候收集电子光生的比从n+扩散快?但是
这样也会让一部分的电子不是光生的啊...想不通
图见附件,我们知道对于普通的MOS电容(左边那个,不带两侧的S,D区域),在gate上加大于Vt的电压以后,会在立即在gate下的sub里立即产生一个对应的耗尽区,但是此时表面还没有电子channel,因为周围没有电子源,需要thermal generation很缓慢(秒级)产生电子.这样就在较长时间内提供了一个空的势阱可以用于存储入射光照产生的光电子.
但是对于单poly工艺的photogate(图右),需要在电容旁边加一个n+,这样按照上面的分析,加了电压以后,n+就会提供电子填满势阱,这个过程应该比thermal generation快多了,势阱也就很快被填满,无法给光生电子提供多少空间了.
有没器件物理比较熟的同学帮忙看看第二个分析的有没问题?按照这样的分析右边的mos电容根本无法作为感光器件,但是实际中它却的确可以用...
我想用tcad来仿真一下,不过先得把理论分析搞明白...
边上的n+的确会向反型层提供电子，但这不是问题的关键。
考虑连续性方程
dn/dt = dJn/dx + G -R
恒稳态下dn/dt=0，只要generation大于recombination，就有电子电流输出。
只要底下耗尽区产生的光电子会在耗尽区电场作用下迅速和空穴分开（避免复合），光
电子到达反型层后流向n+ diffusion，就能形成端电流。
形成强反型后可以把这个moscap当作一个竖着的PN结看待。P端是衬底，N端是反型
层，n+diffusion是引线。
不好意思,还是没看懂,"光电子到达反型层以后流向n+ diffusion,形成端电流",为什么此时光电子要流向n+?
另外如果n+会像反型层提供电子,如果它提供电子速度比光生电子快的多,那么有限的势阱
就先被n+提供的非信号电荷填满,我们读出的就是没有意义的信号了,关键是这点..
ps:moscap的用法不同与pn结当光电池够成一个回路连续输出电流的用法,我们是把moscap加gate电压,n+悬空,再积分一定时间以后转移读出moscap下的信号电荷(也就是光电子形成的channel电子的总和).注意读出的是gate下反型层的电子!所以一旦反型层的电子是被n+提供而充满的,读出就无意义了.而且我们利用的是在mos的gate上加了偏压以后,正下方的sub形成了耗尽区,但是反型层还未形成的这个非稳态状态,这个很关键.
呵呵别着急：
说n+的电子进入反型层，没错。但是n+是浮空的，电子走一个少一个，一部分电子跑
到反型层后n+就带上正电了，电子就不再往反型层跑了。
说电路量的是反型层电子数量。好。反型层电子怎么流到你的电路去呢？通过n+。电路
知道这个电子是从反型层来的吗？不知道。电路只知道电子是从n+（或者金属导线）流
过来的，但没法区分电子的源头在哪里。电路量的究竟是什么？量的是n+和inversion
layer一共存了多少电荷。可以把浮空的n+当个电容看。
最后，光电子在哪里产生的？是反型层吗？反型层才1-2纳米厚，能吸收多少光？光电
子主要是在下面（耗尽层＋衬底）产生的。衬底里的电场太小，产生的光电子很快和空
穴复合了，没法贡献多少电流。耗尽区里有强电场，产生电子和空穴会在电场下分开，
避免复合，才能贡献电流。
电子去哪里？如果有回路，当然就顺着反型层->n+流走。n+浮空着的话，就只好靠反型
层和n+的电容存着了。
没做过光电器件，跟着感觉说...
你的意思是,n+只能在加了gate电压,耗尽区立即产生,反型层逐渐形成这个过程的最初提供一小部分电子,所以积分结束后,反型层里主要还是光电子,对么?
我的疑惑主要来自和教科书上nmos channel形成的过程的比较.教科书上说nmos的channel是由s,d提供的电子.但是按照上面我们的分析,s,d只能提供很少的电子,那么nmos的channel不是还要靠耗尽区热产生来形成(nmos又没光照)?而热产生又是很慢的过程,那样的话用nmos的电路加电压以后不是要等好久才能工作起来...
所以我之前认为n+迅速提供了反型层的大量电子,就是基于这个考虑...
ps:多谢你打了那么多字讨论哈,我好不容易逮到个人,哈哈
普通MOSFET里的反型层电子都是S/D提供的（source接地，进来一个电子后面还有补充）。靠thermal generation就天长日久了。
你的感光MOSCAP里，n+里的电子也是立即进来反型层的。只是后面没有补充，不能无限地提供电子，之后要靠光电子继续提供。
thx~这下终于明白聊,orz您一把,lol