반도체14 <MOSFET> 5. MOSFET의 성능과 Subthreshold Swing 이번 포스팅에서는 MOSFET의 threshold voltage 이하의 전압에서의 메커니즘에 대해 알아보고 성능 향상을 위해 고려해야할 것들에 대해 알아보자. $ $ $ $ MOSFET 소자를 설계할 때 'High ON Current'와 'Low OFF Current'에 초점을 맞추어 설계해야한다. $ $ High ON Current 스위치가 ON이 되었을 때, 아래 그림과 같이 인가된 전압 $V_G$는 기생 capacitor에 의해 목표로 하는 $I_d$에 도달하기까지 delay가 발생한다. MOSFET 소자를 설계할 때 이와같은 delay를 최대한 줄여 설계하는 것이 좋다. 즉, ON Current가 높을수록 좋다는 것이고 이를 High ON Current라 한다. Low OFF Current 스위치.. 2023. 2. 19. <MOSFET> 4. 기판 전압(Substrate Bias) 이번 포스팅에서는 MOSFET의 기판에 전압을 인가했을 때의 효과에 대해 알아보자. $ $ 기존에 MOSFET의 기판에 접지를 연결한 것과 달리, 기판의 body에 전압을 인가하면 어떻게 될까 위의 (b)는 body에 접지를 연결했을 때($V_{SB}=0$), (c)는 Body 전압($V_{SB}$)를 인가했을 때이다. $V_{SB}$를 인가했을 때 depletion region의 width가 증가하고 band bending이 $V_{SB}$만큼 증가함을 알 수 있다. 이때 $V_{SB}$는 항상 reverse bias를 인가한다. 이는 n-type source,drain과 p-type substrate 사이에 전류가 흐르지 않도록 하기 위함이다. (참고로 $V_{SB}$는 $V_S - V_B$이기 때문.. 2023. 2. 19. <MOSFET> 2. MOSFET 동작영역 (operation region) 이번 포스트에서는 MOSFET의 동작영역에 대해서 살펴보자. MOSFET의 동작 영역에 대해서 이해하기 위해서는 MOS 구조와 MOSFET의 차이를 이해해야한다. 우선 MOS Capacitor 의 기본 동작모드를 살펴보면 gate전압에 의해 수직한 Electric filed가 형성되고 surface 근처에서 inversion charge가 쌓여 inversion mode로 바뀌었다. 이때 MOS Capacitor의 동작모드는 크게 gate 전압이 threshold voltage를 넘거나 넘지않는 경우에 따라 두가지 모드로 결정됐다. $V_{G}$ $V_{T}$ : inverted MOSFET의 경우 MOS Capacitor와 가장 큰 차이점 .. 2023. 2. 19. <MOS> 4. Capacitance-Voltage 특성 앞선 챕터 마지막에서 우리는 DC전압인 $V_G$에 대한 $Q_s$를 살펴보았다. 이번 시간에는 특정 DC전압 $V_G$를 인가한 operation mode에 AC small signal을 인가하여 이때 capacitance가 어떻게 변화하는지 살펴보고, 이를 C-V특성으로 표현해볼 것이다. 들어가기에 앞서 이전 챕터를 공부했다면 다들 인가한 $V_G$(DC)에 의해 특정 operation mode의 MOS capacitor가 되고, $V_G$에 의해 생성된 $Q_m$와 $Q_m$에 대응하는 $Q_s$가 존재함을 알 것이다. 이번 챕터에서는 여기에 추가적으로 small signal(AC)을 인가하여 $V_G$를 조금씩 바꿔주고, 이에 따라 $Q_m, Q_s$가 조금씩 바뀌는 것을...그리고 이에 따라 c.. 2023. 2. 19. <MOS> 3. Operation modes 수식 유도 " 1. MOS 구조의 정성적 해석"에서 MOS capacitor에 인가한 $V_G$(gate voltage)에 따라, 3가지 operation mode(accumulation, depletion, inversion mode)를 정의했다. 이번 챕터에서는 직전 챕터에서 유도한 parameter들을 활용하여 operation mode들을 수식으로 유도해볼 것이다. $ $ 아래의 두 개의 parameter 활용하여 수식을 유도할 것이니, 아래의 관계식이 잘 기억이 나지 않는다면 이전 챕터를 꼭 공부하고 오기를 바란다. ① $V_G < 0 < V_{FB}$일 때: Accumulation mode 위는 accumulation mode의 MOS capacitor로, 이전에 배웠다시피 (+) charge의 hole.. 2023. 2. 19. <MOS> 1. MOS 구조의 정성적 해석 반도체에 관심이 있는 사람이라면 MOS라는 단어를 어디선가 한 번은 들어보았을 것이다. 그렇다. 바로 MOSFET에서의 MOS이다. 간단히 설명하자면, MOS는 Metal Oxide Semiconductor의 준말로 반도체를 다룰 때 가장 중요한 소자인 MOSFET의 구조가 MOS이다. 이번 시간에는 이후에 배우게 될 MOSFET을 이해하기에 앞서 MOS 구조에 대한 정성적인 해석과 Energy band diagram을 그려보고 전압을 인가했을 때의 특징에 대해 알아볼 것이다. Structure 위의 구조는 MOS Capacitor의 구조이다. MOS capacitor의 구조는 앞서 이야기했듯이, metal + oxide + semiconductor의 구조이다. $ $ 우선, metal부터 살펴보자. M.. 2023. 2. 19. 이전 1 2 3 다음
