공부 노트 및 이모저모

이번장에는 MOSFET의 실제 측정을 하기 위해 고려해야 하는 부분에 대해 알아보겠다. 1) Channel length modulation Channel에 존재하는 전자의 양은 Gate 전압에 의해 결정되고, 이 전자들이 depletion region을 지나 이동을 하여 전류가 흐른다. 그러므로 $V_{DS}$를 높여도 이동할 전자의 양은 Gate 전압에 의해 한정되어 있어 전류값이 증가하지 않게 된다. 이는 Gate의 길이가 $\Delta L$(depletion region) 보다 상대적으로 매우 크다는 가정을 해둔 상태이다. 이전에 배웠던 saturation에서의 Drain 전류 공식인 $I_{D(sat)} = \frac {\mu_{n} C_{ox}}{2}\frac {W}{L}(V_{GS}-V_{T}..

MOSFET에는 좋은 성능을 지니기 위해서 필요한 두 가지 특성이 있다. 1) High ON current 우리는 Gate에 전압을 인가하면 Drain 전류가 곧바로 응답하여 $I_{D}$가 발생하기를 원하지만, 실제로는 delay를 가지며 $I_{D}$가 발생한다. 이때 delay가 발생하는 것은 MOSFET내의 Capacitance 성분을 충전 후 동작이 발생하기에 RC delay가 일어난다. 그러므로 이 delay를 줄이기 위해 ON Current를 높여 Capacitance 성분 충전 속도 또한 빠르게 한다. 2) Low OFF current 이 사진은 $V_{G}$가 증가함에 따라 $I_{D}$에 대한 그래프를 나타낸 것이다. 이때 $V_{T}$이하의 구간은 너무 작아 $I_{D}$를 이용해 표..

지금까지의 MOSFET을 해석할 때 Body는 접지의 상황을 가정하였다. 실제 MOSFET에서 Source는 접지상태를 유지하지만, Body는 추가 전압 상태가 발생 가능하다. 그러므로 이번에는 $V_{B}$에 전압이 인가된 상황을 살펴보도록 하겠다. 다음 MOSFET사진에서 $V_{B} = -2V$의 전압이 인가된 상태이다. 이때 $V_{SB} = 2V$라고 적혀있는 것을 확인할 수 있다. 이는 $V_{S} - V_{B} = 2V$가 나온 것으로, $V_{B}$는 항상 reverse bias가 인가됨을 인지하자. 이 사진은 우리가 지금까지 계속 가정해왔던 Body가 접지에 인가된 상태이다. 다음 상태에서의 전하 $Q_{s} = Q_{dep}$를 갖고, $Q_{inv}$값은 거의 무시한다. $Q_{dep..

MOSFET는 MOS와 달리 Drain 전압을 가해줌으로써 Channel potential의 분포가 발생한다. 따라서 MOS의 inversion charge식인 $Q_{inv} = -C_{ox}(V_{T} - V_{T}) [C/cm^{2}]$에서 Channel Potential 이 포함된 값으로 수식 전개를 시켜주면 MOSFET의 inversion charge식이 나오게 된다. $Q_{inv} = -C_{ox}(V_{GS} - V_{C}(x) - V_{T}) [C/cm^{2}]$ (MOSFET의 inversion charge) 이렇게 얻은 $Q_{inv}$을 통해 이상적인 I - V model을 살펴보자. 우선 몇 가지 상황을 가정하고 넘어가 보면, 1) $V_{G} > V_{T}$인 Channel 형성..

이전에 배웠던 MOS의 동작 방식에서 $V_{G}(V_{GB}) V_{T}$ 는 channel이 형성되는 것을 확인하였었다. $V_{GB}$는 모든 surface 영역에 대해 일정한 값을 지니며, 동작 모드도 동일하게 바뀐다. MOSFET 또한 MOS와 비슷하게 동작을 한다. 다만, Gate와 Source & Drain 사이에 수직 하게 걸리는 전압차가 위치에 따라 상이하여 동작 모드가 변할 수 있다. ($V_{GS}$ = $V_{G} - V_{S}$ , $V_{GD}$ = $V_{G} - V_{D}$) 예를 들어, $V_{GS} > V_{T}$이고 $V_{GD} < V_{T}$라고 ..

이제는 MOSFET에 관해 알아보도록 하겠다. MOSFET : Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 여기서 Field는 E-field인 전기장을 이야기하고, Transistor는 (transfer + resistor를 결합한 단어) 저항값을 바꾸기가 가능하다. MOSFET는 Source , Gate , Drain , Body 4개의 전극을 지녔다. 동작 방법은 전자가 Source에서 Drain으로 이동을 하며 사이에 전류를 발생시킨다. 이렇게 발생한 전류값은 $V_{G}$를 통해 E-field값 조절이 가능하다. MOSFET는 $V_{G}$전압값을 조절하여 총 3가지의 모드로 표현이 되는데, 이는 MOS 에서와 비슷하게 해석이 가능하다. 1) Accum..