Ferroelektrisk kondensator

Ferroelektrisk kondensator är en kondensator baserad på ett ferroelektriskt material. Däremot är traditionella kondensatorer baserade på dielektriska material. Ferroelektriska enheter används i digital elektronik som en del av ferroelektrisk RAM , eller i analog elektronik som avstämbara kondensatorer (varactors).

Schematisk av en ferroelektrisk kondensator

I minnesapplikationer läses det lagrade värdet av en ferroelektrisk kondensator genom att applicera ett elektriskt fält . Mängden laddning som behövs för att vända minnescellen till det motsatta tillståndet mäts och cellens tidigare tillstånd avslöjas. Detta innebär att läsoperationen förstör minnescellstillståndet och måste följas av en motsvarande skrivoperation för att kunna skriva tillbaka biten. Detta gör att det liknar (nu föråldrat) ferritkärnminne . Kravet på en skrivcykel för varje läscykel, tillsammans med den höga men inte oändliga skrivcykelgränsen är ett potentiellt problem för vissa speciella tillämpningar.

Teori

I en kortsluten ferroelektrisk kondensator med en metall-ferroelektrisk-metall (MFM) struktur, bildas en laddningsfördelning av skärmladdningar vid metall-ferroelektrisk gränssnitt för att avskärma den elektriska förskjutningen av ferroelektriken. På grund av dessa skärmladdningar finns det ett spänningsfall över den ferroelektriska kondensatorn med skärmning i elektrodskiktet som kan erhållas med Thomas-Fermi-metoden enligt följande:

$V=E_{f}d+E_{e}\left(2\lambda \right)$

Här är $d$ filmtjockleken, $E_{f}={\frac {V+8\pi P_{s }a}{d+\epsilon _{f}\left(2a\right)}}$ och ${\displaystyle E_{e}={\frac { \epsilon _{f}}{\epsilon _{e}}}E_{f}-{\frac {4\pi }{\epsilon _{e}}}P_{s}} är de elektriska fälten i$ filmen och elektrod vid gränssnittet, $P_{s}$ är den spontana polarisationen, ${\displaystyle a={\frac {\lambda }{\epsilon _{e}}}} ,$ och $\epsilon _{f}$ & $\epsilon _{e}$ är de dielektriska konstanterna för filmen och metallelektroden.