Condensador ferroeléctrico

Un condensador ferroeléctrico es un condensador basado en un material ferroeléctrico . Por el contrario, los condensadores tradicionales se basan en materiales dieléctricos. Los dispositivos ferroeléctricos se utilizan en electrónica digital como parte de la RAM ferroeléctrica o en electrónica analógica como condensadores sintonizables (varactores).

Esquema de un condensador ferroeléctrico

En aplicaciones de memoria, el valor almacenado de un condensador ferroeléctrico se lee aplicando un campo eléctrico . Se mide la cantidad de carga necesaria para cambiar la celda de memoria al estado opuesto y se revela el estado anterior de la celda. Esto significa que la operación de lectura destruye el estado de la celda de memoria y debe ir seguida de una operación de escritura correspondiente para volver a escribir el bit. Esto la hace similar a la memoria de núcleo de ferrita (ahora obsoleta) . El requisito de un ciclo de escritura para cada ciclo de lectura, junto con el límite alto pero no infinito de ciclos de escritura, es un problema potencial para algunas aplicaciones especiales.

Teoría

En un condensador ferroeléctrico en cortocircuito con una estructura metal-ferroeléctrico-metal (MFM), se forma una distribución de cargas de apantallamiento en la interfaz metal-ferroeléctrico para apantallar el desplazamiento eléctrico del ferroeléctrico. Debido a estas cargas de apantallamiento, existe una caída de tensión a través del condensador ferroeléctrico con apantallamiento en la capa de electrodos que se puede obtener utilizando el método de Thomas-Fermi de la siguiente manera: ^[1]

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

Aquí está el espesor de la película, y son los campos eléctricos en la película y el electrodo en la interfaz, es la polarización espontánea, y & son las constantes dieléctricas de la película y el electrodo metálico. ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle E_{f}={\frac {V+8\pi P_{s}a}{d+\epsilon _{f}\left(2a\right)}}}$ ${\displaystyle E_{e}={\frac {\epsilon _{f}}{\epsilon _{e}}}E_{f}-{\frac {4\pi }{\epsilon _{e}}}P_{s}}$ ${\displaystyle P_{s}}$ ${\displaystyle a={\frac {\lambda }{\epsilon _{e}}}}$ ${\displaystyle \epsilon _{f}}$ ${\displaystyle \epsilon _{e}}$

Con electrodos perfectos, o para películas gruesas, la ecuación se reduce a: ${\displaystyle \lambda =0}$ ${\displaystyle d\gg a}$

${\displaystyle V=E_{f}d\Rightarrow E_{f}={\frac {V}{d}}}$

Véase también

• Ferroelectricidad
• RAM ferroeléctrica

Enlaces externos

• Tutorial de FeRAM

Referencias

1. Dawber; et al. (2003). "Correcciones de despolarización al campo coercitivo en ferroeléctricos de película delgada". J Phys Condens Matter . 15 (24): 393. doi :10.1088/0953-8984/15/24/106. S2CID  250818321.