Die MOS-Diode mit vorderseitigem und rückwärtigem Gate-Kontakt
vereint in sich wichtige Bauelement-Spezifika, nämlich
jeweils ein hoch dotiertes 
- und 
-Gebiet,
ein niedrig dotiertes Substratgebiet
und zwei Gate-Kontakte, die es ermöglichen, die angrenzenden
Halbleitergrenzschichten simultan in Akkumulation und
Inversion zu versetzen.
Für die hier betrachtete 
-Diode
existiert ein 
-Übergang
an der Grenze zwischen dem Source-seitigen
hoch dotierten -Material und dem niedrig dotierten
-Substrat.
Durch den fast eindimensionalen Verlauf der
Gewichtsfunktionen
wird die graphische Darstellung in diesem Abschnitt
erleichtert.
Abbildung: Elektronen- (oberes Bild) und Löcherstromdichten (unteres Bild)
der Doppel-Gate-MOS-Diode im thermodynamischen Gleichgewicht,
logarithmische Darstellung.
bis 
Source-Kontakt,
bis 
Kanal
und 
bis 
Drain-Kontakt.
Abbildung: Elektronen- (oberes Bild) und Löcherkonzentration (unteres Bild)
der Doppel-Gate-MOS-Diode im thermodynamischen Gleichgewicht,
logarithmische Darstellung.
bis Source-Kontakt,
bis Kanal, bis Drain-Kontakt.
Abbildung: Gewichtsfunktionen für den Source- (oberes Bild)
und Drain-Kontakt (unteres Bild)
der Doppel-Gate-MOS-Diode im thermodynamischen Gleichgewicht,
logarithmische Darstellung (x-Achse in Mikrometer).
bis Source-Kontakt,
bis Kanal, bis Drain-Kontakt.
Die größten Gradienten im -Übergang, verschwindende
Gradienten in den hoch dotierten Kontaktgebieten.
Die Abbildungen 2.2-2.4
zeigen Stromdichten, Ladungsträgerkonzentrationen und
Gewichtsfunktionen der -MOS-Diode im thermodynamischen
Gleichgewicht. Da die Differenz der angelegten
Kontaktpotentiale Null Volt ist,
müssen sowohl Elektronen- als auch Löcherstromdichte
verschwinden. Gemäß Abbildung 2.2
ist das nicht der Fall, sondern die Stromdichten zeigen
einen Verlauf, der recht gut mit den Ladungsträgerkonzentrationen
(Abbildung 2.3) korreliert ist. Der Verlauf
der Ladungsträgerkonzentrationen variiert in vertikaler
Richtung nur wenig, da das elektrostatische Potential
in dieser Richtung fast konstant ist.
Die Gewichtsfunktionen sind in den hoch dotierten Gebieten
entweder nahezu konstant gleich Eins oder fast Null,
wodurch eine Integration der durch Rundung verfälschten
Stromdichten vermieden wird. Der Hauptanteil des
Gradienten der Gewichtsfunktion tritt im -Übergang
auf. Im linearen Maßstab ist das Abfallen
der Gewichtsfunktionen in diesem Bereich sprunghaft.
Die Gewichtsfunktionen sind jedoch keinesfalls unstetig,
wie aus dem logarithmischen Maßstab,
der zur Darstellung der Gewichtsfunktionen heranzuziehen
ist, hervorgeht.
Verschiedene typische Betriebszuständen der MOS-Diode,
wie Sperrfall, Flußfall, sowie vorderseitiges und/oder
rückwärtiges Gate in Inversion/Akkumulation, verändern
den Verlauf der Gewichtsfunktionen.
Vorwärts- bzw. Rückwärtspolung der Diode
verändern vorzugsweise
den lateralen Verlauf.
Im Sperrfall werden die Gradienten
in der Raumladungszone erwartungsgemäß steiler.
Im Flußfall erstrecken sich die Gradienten tief
in die Diffusionszone der Diode, wo die Gewichtsfunktionen
nahezu linear abfallen.
Inversions- oder Akkumulationsschichten
bzw. Depletionszonen können den vertikalen
Verlauf der Gewichtsfunktionen beeinflussen.
Als Beispiel wird die vorderseitige Grenzschicht (Frontinterface)
der Doppel-Gate-MOS-Diode invertiert und die
rückwärtige Grenzschicht
(Backinterface) akkumuliert.
Wie vorher ist 
=
.
Abbildung 2.5 zeigt
die Ladungsträgerkonzentrationen,
Abbildung 2.6 die korrespondierenden
Gewichtsfunktionen.
Am vorderseitigen Gate befinden sich die Gradienten
am Drain-seitigen Kanalende, am rückwärtigen
Gate am Source-seitigen Ende.
Abbildung 2.7 zeigt schließlich die Integranden
(
=
)
der Source-Leitungsströme
bei Vorwärtspolung der Doppel-Gate-MOS-Diode
(
=
, 
=
=
=). Der Hauptanteil der Leitungsströme
wird in der Diffusionszone (
) integriert.
Die Integranden sind in beiden hoch dotieren Gebieten
sehr klein.
Abbildung 2.5: Elektronen- (oberes Bild, Ansicht vom Source-seitigen Ende)
und Löcherkonzentration (unteres Bild, Ansicht vom Drain-seitigen Ende)
der Doppel-Gate-MOS-Diode. Das Frontinterface (oben rechts) ist invertiert,
das Backinterface (unten rechts) akkumuliert.
Abbildung 2.6: Gewichtsfunktionen für den
Source- (oberes Bild, Kontakt links am Rand)
und Drain-Kontakt (unteres Bild, Kontakt rechts am Rand)
der Doppel-Gate-MOS-Diode, logarithmische Darstellung
(x- und y-Achse in Mikrometer).
Gradienten am invertierten Frontinterface an der Drain-Kante,
am akkumulierten Backinterface am Source-seitigen Ende.
Abbildung: Integrand des Elektronenstroms (
)
(oberes Bild) und Löcherstroms (
)
(unteres Bild) am Source-Kontakt
der vorwärtsgepolten Doppel-Gate-MOS-Diode,
logarithmische Darstellung (x-Achse in Mikrometer)
in 
.