포화 영역, 활성 영역

(2017-01-12)

MOSFET 포화 영역, MOSFET 활성 영역, MOSFET Active Region, MOSFET Active Mode

1. MOSFET 포화 영역

  ㅇ 동작 특성 
     - 평평한/일정한 드레인 전류 특성을 갖음
        . 드레인 전압이 더 커져도 드레인 전류포화되어 일정함
     - 전압제어전류원 역할을 하는 영역
        . 드레인 전류는 드레인 전압에는 무관하고, 게이트 전압에 만 의존 
     - 결국, 증폭기 역할이 가능한 영역
        . 게이트 전압을 변화시켜 드레인 전류를 공급함

  ㅇ 전압 조건 : vDS > vGS - Vth
     - vDS(sat) : 드레인 단자에서 반전 전하 밀도를 0 으로 하는데 필요한
                 드레인-소스 전압전류 전압 특성 : 제곱적 관계
     

  ㅇ iD-vDS 곡선 기울기 = 0

  ㅇ 부분적 전도 채널 형성됨 
     - 소스에서 드레인 근처까지 전도 채널 형성 못함 (핀치오프 현상)
     - 반전층 전하밀도 = 0
     - 전도채널전도도가 증가하지 않음


2. MOSFET 포화의 물리적 의미 => 핀치오프 (Pinch-off)

  ㅇ 게이트 전압에 의한 수직 전계와 드레인 전압에 의한 수평 전계가
     서로 상쇄되어 드레인 근처에서 전도 채널이 형성되지 못하는 상태

  ㅇ 이러한 핀치오프 상태에서는,
     - 전자전도 채널의 끝에 도달하게 되면, 드레인 부근의 강한 전계에 의해 
       전자가 빠르게 드레인으로 끌려가는 현상이 발생
     - 그 결과 드레인 전압은 더 이상 드레인 전류의 변화에 영향을 주지 못함
     - 이때 드레인 전압이 더 커진다 해도 드레인 전류는 일정하게 되는데, 
     - 이를두고 포화영역(saturation region) 이라고 함


[MOSFET 동작] 1. MOSFET 동작영역 2. 트라이오드 영역 3. 포화 영역 4. 전도 채널 5. 핀치 오프 6. 채널길이변조 7. 전류전압특성
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