MOSFET Conduction Channel   MOSFET 채널, MOSFET 전도채널

(2022-06-30)

전도 채널 , 채널 , 약 반전, 강 반전


1. MOSFET 전도 채널 = MOSFET 반전층 (Inversion Layer)

     전기장이 생성됨
     - 인가된 게이트 전압으로,
     - 산화막(SiO2) 바로아래 수직 방향의 전기장에 의해 생김

  ㅇ 전하의 공급이 이루어짐
     - 소스로부터 채널(반전층)로의 전하 주입을 통해 전하 공급이 이루어짐
     - 즉, 채널을 흐르는 전하(전자,홀)는, 기판에서의 캐리어 생성으로부터 얻어지는 것이 아님

  ㅇ 전도성 채널이 형성됨
     - 전하(소수 캐리어)가 흐를 수 있는 층(전도성 채널 : 일정 저항을 갖음)이 형성됨
     - 이 전도성 채널의 특징은,
        . 유동 전하(소수캐리어)가 집중적으로 모여, 농도가 매우 높음
        . 그 두께가 매우 작음 (수 nm 정도)
        . 그 길이는 통상 0.03 ~ 1 ㎛ 정도

  ㅇ 도통이 이루어짐
     - 유기된 채널(induced channel)을 통해,
     - n형 소스, n형 드레인 간에 서로 연결(도통)되어짐

  ㅇ 한편, 일단 채널이 유기되면,
     - 게이트 전압을 더 높이더라도 공핍층 폭은 거의 변하지 않음


2. MOSFET 반전층의 형성 과정

  ㅇ 게이트 전압(VG)이 낮은 초기에는, 
     - 공핍영역 만이 형성되어 전류가 흐르지 못하다가,  

  ㅇ 게이트 전압(VG)이 문턱전압(Vth) 보다 높으면,
     - 반전층(전도채널)이 생기고, 
     - 이 층과 게이트,몸체와는 2개의 커패시터를 형성하며,
     - 이 층을 통해 드레인 전류(IDS)가 흐를 수 있게 됨
         
         
[# C_{ox} = \frac{ε_{ox}}{t_{ox}} #]
. {#C_{ox}#} : 산화막단위 면적커패시턴스 [F/㎡] . {#ε_{ox}#} : 산화막 유전율 [F/m] . {#t_{ox}#} : 산화막 두께 [m] - [참고] ☞ 문턱전압 참조 ㅇ 이후에, VDS가 인가되면, - 드레인,소스 전류 IDS는, 반전층에 축적되는 전하량함수가 됨 3. 약 반전, 강 반전 ㅇ 약 반전(weak inversion) - 유동 전하로 초기 층을 형성하는 단계 ㅇ 강 반전(strong inversion) - 산화막 경계면 전하 농도가 기판 전하 농도와 같아짐 . 소스-드레인 간 전류 도전 채널을 형성함 .. 소스,드레인 영역에서 소수 캐리어 공급 - 문턱전압 . 강반전을 일으키는데 필요한 게이트 전압

MOSFET 동작
   1. MOSFET 동작영역   2. 트라이오드 영역   3. 포화 영역   4. 전류전압특성(VI특성)   5. 전압전달특성(VTC)   6. 전도 채널   7. 핀치 오프   8. 채널길이변조   9. 몸체 효과  


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