공부 노트 및 이모저모

지금까지의 내용은 모두 이상적인 상황에서의 C - V를 살펴본 것이다. 그렇다면 비이상적 효과들을 모두 고려하였을 때 실제 상황에서는 어떻게 나올까? 결론부터 보자면 다음과 같이 나온다. 이는 이상적인 그래프에 비애 비교적 부드러운 그래프를 보인다. 이렇게 실제 그래프에서 차이가 생기는 이유는 무엇일까 1) Oxide Charge C-V특성에 영향을 주는 첫 번째는 Oxide 내의 Charge이다. 이상적인 부분에서 $V_{FB0} = \phi_{ms}$임을 확인하였지만 이때는 Oxide 내부의 Charge = 0 가정을 통해 문제를 해결하였다. 실제로는 Oxide 내부 Charge가 존재하기에 이를 고려하여 식을 전개하면 $V_{FB} = V_{FB0} + \Delta V_{ox}' = \phi_{ms..

이전까지는 MOS의 Gate에 DC 전압을 인가하였을 때 Capacitance 특성을 확인하였었다. 그렇다면 이번에는 AC small signal 변화에 따른 charge의 변화량도 살펴보자. 1) Accumulation 다음 사진에서 하얀 블록은 블록은 DC 전압에 의해 생성된 Charge이고, 검은 블록은 AC small signal에 의해 생성된 Charge이다. Accumulation에서는 gate에 어떤 small signal이 들어와도 oxide 양단에 $\Delta Q_{n}$ 만큼의 charge가 $\Delta Q_{acc}$에 대응하므로 Oxide에 의해서 capacitance 성분이 결정됨을 알 수 있다. ($C_{ox} = \frac {\varepsilon_{ox}}{t_{ox}}$)..

이번 장에서는 저번 포스팅에 나왔던 paramater들을 종합하여 MOS의 3가지 동작 모드를 보겠다. 1) $V_{G} = V_{FB}$ 다음 사진은 MOS 접합을 다이어그램으로 나타낸 것이다. 여기에 $V_{FB}$의 전압을 게이트에 걸어주면 $E_{F}$가 수평한 Flat band가 형성된다. (= E-field가 없음 = Charge가 없음) 따라서 surface potential 가 존재하지 않고, $V_{ox} = -\frac {Q_{s}}{C_{ox}}$ 이므로 전하가 존재하지 않기에 $V_{ox} = 0$이다. $V_{G} = \phi_{ms} + \phi_{s} + V_{ox}$ 의 수식에서 $V_{FB} = \phi_{ms}$ (ideally)로 정리가 되고, 이는 $\phi_{ms}$..

이전장 마지막 부분에서 배웠던 내용인 다음 사진에서 $-\phi_{ms} = V_{ox0} + \phi_{s0}$라는 결론을 얻어내었다. 그렇다면 여기서 $V_{G}$ 전압을 인가하였을 때의 식은 어떻게 전개가 될까? $V_{G}$ 전압을 Gate에 인가한 그림이다. 전압이 인가함에 따라 Oxide band banding과 Surface potential 이 추가적으로 생성된다. 식으로 표현하면 $V_{G} = \Delta V_{ox} + \Delta \phi _{s}$이다. $\Delta V_{ox} + \Delta \phi _{s} = (V_{ox} - V_{ox0}) + (\phi_{s} - \phi_{s0})$이다. 여기서 우리는 이전 장을 통해 $-\phi_{ms} = V_{ox0} + \phi..

본격적으로 들어가기 앞서 MOS에 등장하는 여러 파라미터들의 정의와 의미를 알아보도록 하자. 1) 실리콘에서의 Potential $\phi (x)$ 여기서 surface potential ($\phi_{s}$)는 oxide와 si 사이의 경계면(x = 0)에서 si 반도체의 $E_{i}$를 기준으로 휘어짐 정도의 값을 나타낸 값이다. 실리콘에서의 potential이 다음과 같이 분포하고 있을 때 전체 휘어짐의 정도가 $\phi_{s}$이다. 2) Depletion width MOS에서 oxide와 si 사이의 경계를 surface라고 이야기하였었다. 반대로 surface로부터 멀리 떨어진 지점을 bulk라고 부른다. 여기서 알아볼 정의는 $\phi_{fp}$. bulk에서 $E_{Fi} - E_{F}$의..

이번 장을 통해서 MOSFET에 대해 알아보도록 하겠다. 그에 앞서 MOS 구조를 먼저 이해해 보자. 우선 MOS 란 Metal - Oxide - Semiconductor로 이루어진 접합 물질로 위와 같은 구조를 지녔다. (2-terminal = 2개의 전극을 지님 , 상단에 $V_{G}$ , 하단에 $V_{sub}$ ) 검은 상단 부분 = Metal = 금속 혹은 도핑이 많이 된 Si의 사용도 무방하다. (Gate) $\varepsilon _{OX}$ = 절연체로 주로 $SiO_{2}$를 사용한다. 그 이유는 반도체 물질로서 사용하는 게 Si이고, 이 물질이 산화되었을 때 $SiO_{2}$가 나와 만들기 수월하기 때문이다. 하지만, 최근에는 더 좋은 Oxide 물질을 사용 중이다. 이때 $SiO_{2}..