Tung's 반도체 타워

Chapter 11 - 5. 전압 세기에 따른 MOS 구조의 C-V 특성 MOS 구조의 C-V 특성은 게이트 전압의 변화에 따른 게이트 전화량의 변화이다.산화막 정전 용량, 게이트 영역 정전용량, 기판영역 정전용량 모두가 직렬로 연결된 구조이다.MOS 구조의 정전용량은 기판 영역의 정전용량과 같다. (다른 정전용량은 매우 작다.) 기판 영역의 전하- 다수 캐리어의 축적과 공핍- 소수 캐리어인 반전 전하  게이트 전압 변화에 따른 C-V 특성 변화 임계전압보다 낮은 게이트 전압이 인가된 MOS 구조의 C-V 특성  - 다수 캐리어 축적 상태의 C-V 특성 (V_G 게이트 전압이 작게 변해도 기판 정전용량은 크게 변한다. - 평탄대역 상태의 C-V 특성 (V_G = V_FB)게이트 전압에 평단대역 크기의 전..

Chapter 11 - 4. MOS 구조의 임계전압과 일함수 임계전압은 MOS 구조의 특성에서 가장 중요한 지표이다. 그리고 MOSFET의 동작 상태를 제어할 수 있는 전압이다.  MOS 구조의 임계전압임계전압에 영향을 주는 지표- 게이트의 도핑 종류와 농도, 기판의 도핑 종류와 농도: 평탄 대역 전압과 기판의 일함수 차이 결정- MOS 산화막의 두께와 유전 상수: 산화막 정전용량 결정 (산화막의 두께가 얇을수록, 유전 상수가 클수록 임계전압 감소)- 기판의 도핑 농도와 페르미 전위 (기판의 도핑 농도가 증가할수록 임계전압 증가)- 임계 상태의 공간전하량: 게이트 산화막 양단의 전압 강하 결정 대부분 경우에 산화막의 재료 또는 두께를 조절해서 임계전압을 제어한다.  온도에 따른 임계전압의 변화트랜지스터의..

Chapter 11 - 3. 게이트(gate) 전압에 따른 동작 상태 MOSFET의 전기적 특성은 고정 전하량과 이동 전하량의 합인 기판영역 전하량에 따라 결정된다. 고정 전하에 의한 기판 전하량고정 전하에 의한 기판 전하량은 게이트(gate) 전압에 따라 변화하는 공간전하 영역의 폭을 통해 알아낸다. 이동 전하에 의한 기판 전하량이동 전하에 의한 기판 전하량은 정공에 의한 전하량과 전자에 의한 전하량을 통해 알아낸다. 표면 전위에 따른 기판 전하량의 변화고정 전하량과 이동 전하량의 합인 기판 전하량은 반도체 기판 영역의 표면 전위의 함수로 표기할 수 있다. - 표면 전위가 (+) 일 때기판 영역의 전자가 기판 영역 전체 전하량을 결정한다. - 표면 전위가 (-) 일 때기판 영역의 정공이 기판 영역 전체..

Chapter 11 - 2. MOS 구조의 에너지 대역도 MOSFET의 수직 방향 전계에 의한 채널영역의 전하량 변화는 MOS 구조와 게이트 전압이 결정한다.열평형 상태의 에너지 대역도는 pn 접합 다이오드의 에너지 대역도와 유사하다.pn 접합 다이오드에서 전자와 정공에 대한 에너지 장벽이 낮아지는 전압을 순방향 전압이라고 정의한다. 하지만 MOS에서는 전자와 정공에 대한 에너지 장벽이 높아지는 전압을 양의 게이트(gate) 전압이라고 정의한다. 따라서 pn 접합 다이오드에서의 순방향 전압과 MOS 구조에 양의 게이트 전압이 가해질 때 현상의 차이가 있다는 것을 알고 있어야 한다.  MOS 구조의 열평형 상태의 에너지 대역도접합을 형성하기 전의 열평형 상태에서 모든 영역에서 E_F가 일정함을 이용해서 에..

Chapter 11 - 1. MOS에 대해서 3단자 소자를 활용하는 방법- 임계 전압에 도달하기 전까지 조절 전류는 최소가 되게 한다.- 임계 전압에 도달하면 조절용 전압에 의한 출력 전류는 크게 한다.- 입력 신호에 따른 출력의 변화는 작게 한다.- 전류 증폭률은 크게 한다.  MOS 구조- 기판 영역- 산화막- 소스(source)와 드레인(drain): 기판 영역과 반대로 도핑- 게이트(gate): 반전 전하층 형성 및 조절 MOSFETMOS 구조에서 전계 효과를 통해 전류를 형성하는 소자 MOSFET 전류게이트 (gate) 전압이 수직 방향 전계를 만들고 반전된 이동 전하량을 조절한다.드레인(drain) 전압이 수평 방형 전계를 만들고 반전된 이동 전하의 이동 속도를 조절한다.따라서 MOSFET은 ..

Chapter 10 - 6. 실제 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 전류-전압 특성 실제 바이폴라 트랜지스터(BJT)는 베이스 폭이 좁다. 그렇기 때문에 콜렉터 전류가 변화하는 몇 가지 현상이 있다.- 베이스 폭 변조 효과- 에미터 전류가 에미터/베이스 접합 부분으로 몰리는 현상- 불균일하게 도핑된 베이스로 인한 트랜지스터 성능 개선 효과- 큰 콜렉터 전압에 의한 콜렉터 전류 붕괴 현상  콜렉터 전류 변화 현상npn 바이폴라 트랜지스터(BJT) 특성- 베이스의 도핑 농도는 에미터 도핑 농도보다 훨씬 낮다. (에미터의 전자 주입 효율을 높이기 위해)- 베이스 중성영역의 폭은 확산길이보다 훨씬 좁다. (베이스 전송 효율과 전류 증폭률, 고주파/스위칭 특성을 높이기 위해)- 순방향 능동 상태일 때 콜렉터/베이스 ..

Chapter 10 - 5. 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 콜렉터, 베이스, 에미터 전류  에미터 전류 베이스/에미터 접합에 순방향 전압을 걸었을 때 에미터 전류 구성- 에미터에서 베이스로 전자를 주입해서 콜렉터에 도달한 전류- 베이스에서 에미터로 정공을 주입해서 에미터에 도달한 전류- 에미터 공간전하 영역에서 전자와 정공끼리 재결합에 의한 전류 전류 크기 비교 에미터에서 베이스로 전자를 주입해서 콜렉터에 도달한 전류∨베이스에서 에미터로 정공을 주입해서 에미터에 도달한 전류+에미터 공간전하 영역에서 전자와 정공끼리 재결합에 의한 전류  에미터 전류는 베이스/에미터 접합에 인가된 순방향 전압에 비례한다.  베이스 전류  베이스/에미터 접합에 순방향 전압을 걸었을 때 베이스 전류 구성- 베이스에서 에미터로 ..

Chapter 10 - 4. 바이폴라 트랜지스터(BJT)의 순방향 능동 상태 전류  베이스/에미터 접합에 순방향 전압이 인가되었을 때 npn 바이폴라 트랜지스터(BJT)에서 소수 캐리어에 의한 전류는 확산 전류만 고려하면 된다. 이 전류는 전자에 의한 확산 전류와 정공에 의한 확산 전류가 있다. 전자에 의한 확산 전류전자에 의한 확산 전류는 콜렉터 전류에서 핵심적인 전류 성분이다. 전자에 의한 확산 전류가 결정되는 요소- 베이스 영역의 소수 캐리어인 전자 농도 (도핑 농도 등)- 확산 계수, 평균 수명, 확산 길이- 베이스 중성 영역의 길이- 베이스/에미터 접합 순방향 전압 세기 베이스/에미터 접합에 순방향 전압이 세질수록 에미터에서 베이스로 주입하는 전자 농도가 증가하고 대부분의 전자가 콜렉터로 모인다..

Chapter 10 - 3. 바이폴라 트랜지스터(BJT) 동작 상태 바이폴라 트랜지스터(BJT)는 에미터, 베이스, 콜렉터로 이루어진 소자이다.소자에 인가되는 전압의 방향이나 세기에 따라 전자를 주입하는 에미터와 전자를 수집하는 콜렉터가 역할이 서로 바뀌기도 하고 전기적 특성이 변화한다.  바이폴라 트랜지스터(BJT) 동작 상태 구분베이스 - 에미터에 걸리는 전압(V_BE)과 콜렉터 - 베이스에 걸리는 전압(V_CB)에 인가된 전압에 따른 소자 동작은 네 가지로 구분할 수 있다. npn 바이폴라 트랜지스터(BJT) 기준 동작 상태- 순방향 능동 상태베이스/에미터 순방향 전압 (V_BE > 0), 콜렉터/베이스 순방향 전압 (V_CB > 0)신호를 증폭하기 위한 동작에 유리하다. - 역방향 능동 상태베이스..

Chapter 10 - 2. 바이폴라 트랜지스터(BJT) 구조와 동작 원리  pn 접합 2개로 구현된 바이폴라 트랜지스터(BJT)npn 바이폴라 트랜지스터(BJT) 구조 기준 - 베이스두 pn 접합이 공유하는 하나의 영역p형 중성 영역이 베이스가 된다. - 에미터순방향 전압이 가해져서 에너지 장벽이 낮아지고 베이스로 캐리어를 주입하는 영역왼쪽의 n형 영역이 베이스로 전자를 주입한다. 따라서 에미터가 된다. - 콜렉터역방향 전압이 가해져서 공간전하 영역의 전계를 통해 전자를 수집하는 영역오른쪽의 n형 영역이 콜렉터로 전자를 수집한다. 따라서 콜렉터가 된다. 과잉 캐리어의 확산 길이가 베이스의 중성 영역의 길이보다 길다. n형 에미터에서 베이스로 주입된 전자는 곧바로 콜렉터 접합에 도달할 수 있다. 콜렉터 ..