第六章 电容和电感

电容存储静电场能量

6.1 电容

1. Q=CV  【Q：施加在导体上的电荷，V：电荷引起的电势差，C：电容的比例常数】；

2. 法拉（F）：电容的标准单位

3. 因成本因素，大的电容通常采用片外方式实现；

4. 集成电路中所有的电容都是平行板电容器，由电极（两块导电平板）和一层绝缘材料（电介质）构成，电极位于电介质的两侧，两电极板的尺寸相同并且正对着放置。

5. 平行板电容器的电容值近似公式：C≈0.0885Aε_r/t

    【C : 单位为pF的电容值，A 极板面积（μm²） ,t 电介质层厚度（埃A）】

   【ε_r 介电常数/电介质常数，取决于介质本身特性】

6. 降低电介质厚度可增加电容，但会使电介质内部的电场增强，过强会引起介质击穿；

7. 介电强度（MV/cm） V_max=0.01tE_crit 【t介质厚度，埃；E_crit 介电强度MV/cm】

    为实现电容长期可靠性，应按照v*50% 

8.  生长在多晶硅上的氧化层由于与多晶硅界面的微观不规则性，所承受的电压会进一步下降（-50%）

    （电场局部增强，降低氧化层的介电强度）

9.  提高单位面积电容需要采用高介电常数的介质，如：钛酸钡锶（成本高），氮化硅（常用）

     氮化硅的介电常数几乎是氧化硅的两倍，但薄的氮化层易形成针孔，部分区域变薄不能承受薄层的介电强度

     采用两层氧化物夹一层氮化物的复合层结构-->减小针孔的形成

10. 薄膜电容器的电容值会随着极板内的电压调制效应而变化，但最大电容值只取决于电介质；

11. 极板面积不同，则取公共面积，上下极板的交叠区域对电容有贡献；

12. 电场不只存在极板内部，极板边缘也有点电场--边缘效应

13. 边缘电场增大了极板的宽度，增加的量正比于电介质厚度，极板尺寸远大于介质厚度，所以薄膜电容通常忽略此效应；（大电容或介质更薄的电容器，边缘效应的影响更小）

14. 结电容：采用反偏PN结周围的耗尽区作为电介质，耗尽区的宽度随反偏电压而变化；

15. 零偏压电容，随结两端的反偏电压增大，耗尽区宽度加大，结电容减小；

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