Tung's 반도체 타워

Chapter 13 - 3. 접합형 전계효과 트랜지스터 (JFET, MESFET 등) 채널길이 변조현상  접합형 전계효과 트랜지스터 (JFET, MESFET 등)의 전달 컨덕턴스가 좋은 경우- 높은 채널 전하의 이동도- 두꺼운 채널- 큰 게이트 폭 / 길이- 짧은 게이트 길이 하지만 게이트 길이가 너무 짧아지면 짧은 채널효과가 나타나서 소자 특성에 큰 영향을 미친다.  포화영역 상태에서의 채널길이 변조현상 포화영역 상태에서의 채널길이 변조현상 조건 1) 접합형 전계효과 트랜지스터 (JFET, MESFET 등)의 채널길이 짧음조건 2) 드레인 전압 > 포화전압위 두 조건을 만족할 때 중성영역 채널 길이가 짧아지고, 포화영역 상태임에도 불구하고 드레인 전압이 증가할수록 드레인 전류가 증가한다. 채널길이 변조..

Chapter 13 - 2. 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET, MESFET 등)의 상태에 따른 전기적 특성 접합형 전계효과 트랜지스터의 구분접합형 전계효과 트랜지스터는 게이트 전압이 인가되지 않았을 때 전도성 채널이 형성되어 있는지 아닌지에 따라 구분한다. - 공핍형(depletion mode) 전계효과 트랜지스터게이트 전압이 0일 때 전류가 흐를 수 있는 중성채널 영역이 있는 전계효과 트랜지스터이다. 게이트에 역방향 전압을 인가해서 공간전하 영역이 확장되면 전도성 중성채널이 축소된다.따라서 게이트 전압이 역방향으로 커질수록 전도성 중성채널은 넓어지고 드레인 전류는 증가한다. - 생성형(enhancement mode) 전계효과 트랜지스터게이트 전압이 0일 때 전류가 흐를 수 있는 중성채널 영역이 없는..

Chapter 13 - 1. 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET, MESFET 등) 특징 전계효과 트랜지스터 (FET)수직 방향 전계를 형성해서 전도성 채널을 만들고, 수평 방향 전계를 형성해서 전도성 채널의 캐리어를 드리프트 시킨다. 전계효과 트랜지스터 (FET)의 종류- 절연 게이트 전계효과 트랜지스터 (MOSFET)- 접합형 전계효과 트랜지스터 (JFET)- 쇼트키 (접합형) 전계효과 트랜지스터 (MESFET)- 고이동도 전계효과 트랜지스터 (MODFET 또는 HEMT) 전계효과 트랜지스터의 기판을 Si로 사용하면 게이트에 절연성 산화막(SiO2)이 잘 형성된다. 하지만 Si 기판보다 캐리어 이동도가 더 크게 만드려고 할 때는 게이트에 절연성 산화막(SiO2)이 잘 형성되지 않는다. 이런 경우 접합..

Chapter 12 - 7. MOSFET의 소형화로 인한 특성 변화  채널의 길이에 따른 MOSFET의 속도 포화와 드레인 전류의 변화채널 길이에 따라 드레인 전류 포화가 일어나는 원인이 다르면 전류-전압 관계식도 달라진다. - MOSFET의 채널 길이가 긴 경우1) 채널의 길이가 긴 MOSFET에서는 채널 소멸에 의한 드레인 전류 포화가 일어난다. 이때 드레인 포화 전압은 임계전압과 게이트 전압에 의해 결정된다.2) 채널 길이가 길어서 수평 방향 전계가 약하다. 따라서 드레인 전압이 증가하면 채널 소멸 현상이 캐리어의 속도 포화 현상보다 먼저 일어난다.3) 드레인 포화 전류는 유효 게이트 전압의 제곱에 비례한다. - MOSFET의 채널 길이가 짧은 경우1) 속도 포화에 의한 드레인 포화 전류가 생성된다..

Chapter 12 - 6. MOSFET의 기생 BJT n-MOSFET은 소스/기판/드레인이 n+/p/n+ 형태로 연결되어 있다. 이는 MOSFET에 기생 BJT가 병렬 연결된 것과 같아서 MOSFET의 전기적 특성을 따르지 않을 때가 있다. 또한 반도체 소자의 소형화를 위해 MOSFET의 게이트 길이는 점점 짧아지는데 게이트 길이가 짧아질수록 기생 BJT의 동작 특성이 뚜렷해진다. 예를 들면 눈사태 붕괴 현상이 발생할 정도의 큰 전압이 아님에도 불구하고 기생 BJT의 영향으로 인해 드레인 전류가 급격하게 증가하는 때가 있다. 기생 BJT의 특성에 따른 활용- 기생 BJT의 특성을 억제하는 경우MOSFET 본래의 기능을 유지하여 MOSFET 또는 CMOS 등으로 이루어진 소자를 안정적으로 동작시키기 위한..

Chapter 12 - 5. 큰 드레인 전압이 인가된 MOSFET의 특성  n - MOSFET의 채널 전하(전자)는 드레인 전압에 의해 수평 방향 전계가 형성되면 그 힘을 받아 소스에서 드레인으로 일정한 속도로 드리프트 된다. 과열 이동전하이동전하의 운동 에너지가 주변의 온도에 의한 열 에너지에 비해 훨씬 큰 상태 MOSFET의 포화 영역 상태에서는 전계의 세기는 드레인 접합 부근에서 가장 강하다. 따라서 그 부근에서 채널 전하는 큰 운동에너지를 얻는다.과열 이동전하는 격자 충돌 시 충돌 이온화 과정을 일으킨다. 따라서 채널 영역에 전자-정공 켤레를 생성한다. 이때 생성된 전자는 드레인 방향으로 이동하고 정공은 소스 또는 기판영역으로 이동한다.이 현상에 의해 MOSFET으로서 전기적 특성이 변화한다. (..

Chapter 12 - 4. 기판전압에 의한 드레인 전류와 임계전압 변화  기판전압 효과MOSFET의 기판전압에 의해 임계전압(MOSFET의 전기적 특성)이 변화한다. MOSFET에는 기판 / 소스 접합과 기판 / 드레인 접합이 있다. 이 접합 사이에 전류가 흐르는 것을 막아야 한다. 기판전압 효과계수기판전압이 임계전압의 변화(MOSFET의 전기적 특성 변화)에 영향을 미치는 계수 기판의 산화막 정전용량과 도핑 농도에 의해 결정된다. - 산화막 정전용량이 클수록 기판전압 효과는 감소한다.- 기판의 도핑 농도가 낮을수록 기판전압 효과는 감소한다.- 산화막이 얇을수록 기판전압 효과는 감소한다.- 유전상수가 클수록 기판전압 효과는 감소한다.  약한 반전 상태의 드레인 누설 전류MOSFET의 소형화로 인해 인접..

Chapter 12 - 3. MOSFET의 특성  MOSFET의 입출력 전달 컨덕턴스전달 컨덕턴스는 입력 전압에 따른 출력 전류가 얼마나 변하는지 나타내는 지표이다. MOSFET과 같은 3 단자 소자는 전달 컨덕턴스를 통해 성능을 확인한다. 만약 MOSFET을 증폭기로 사용한다면 최대 전압 증폭률을 포화 영역에서 동작점으로 세팅하기 때문에 전달 컨덕턴스에 영향을 미치는 특성지표를 잘 이해해야 한다. 포화영역에서 MOSFET의 전달 컨덕턴스를 결정하는 특성지표- MOSFET을 구성하는 재료와 채널 전하의 이동도- 산화막 정전용량- 채널 길이와 폭- 임계전압- 포화 영역(동작점)의 드레인 전류  MOSFET과 BJT의 동작 특성 비교BJT: 에미터에서 주입한 캐리어가 베이스 중성 영역으로 확산하고 콜렉터/베..

Chapter 12 - 2. MOSFET의 구조와 전류 관계식 MOSFET에서는 절연성 산화막으로 인해 수직방향 전류는 흐르지 않는다. 수평방향 전류인 드레인 전류가 흐른다.드레인 전류는 전도성 채널의 두께, 산화막 정전용량, 채널전하의 농도와 이동도에 의해 그 크기가 결정된다.  MOSFET의 전류-전압 특성을 유도하기 위한 과정1. 기판 단자는 소스와 전위가 동일하다.2. 게이트 전압은 임계전압보다 크게 인가된다.3. 채널전하의 이동속도는 드레인 전압에 의해 형성된 수평 방향 전계의 세기에 비례한다.4. 전류-전압 관계식은 선형영역이다. MOSFET의 전류 형성MOSFET을 포함한 전계효과 트랜지스터는 전자 또는 정공 중 한 종류만 전도성 채널을 형성하고 전류를 만드는 유니폴라(unipolar) 소자..

Chapter 12 - 1. MOSFET의 전류-전압 특성 전계효과 트랜지스터(FET)는 게이트 전압을 통해서 전류를 조절한다. MOSFET 전류 형성 과정Step 1) 수직방향 전계 형성게이트 전압을 인가하면 수직방향 전계가 만들어진다.수직방향 전계로 인해 기판 표면에 모인 이동 전하가 전도성 채널을 만든다. Step 2) 수평방향 전계 형성전도성 채널이 만들어진 뒤, 채널 양단에 전압을 인가하면 수평방향 전계가 만들어진다.수평방향 전계로 인해 채널의 전하가 드리프트 되어 드레인 전류를 만든다. 전도성 채널의 저항성을 결정하는 지표- 게이트 전압- 산화막 정전용량- 임계전압- 채널 길이- 채널 폭 (수직 단면적) 드레인 전류를 결정하는 지표- 게이트 전압 (수직방향 전계)- 단위면적당 산화막 정전용량-..