MOSFET Threshold Voltage   MOSFET 문턱전압, MOSFET 임계전압

1. MOSFET 문턱전압 (MOSFET Threshold Voltage)

  ㅇ 강 반전을 만드는데 필요한 최소 게이트 전압 (VGS > Vth)
       

     - 소스로부터 충분한 유동성 전하가 유도,공급,축적되어,
     - `전도 채널`을 형성하는 그 때의 게이트 전압


2. 문턱 전압의 산출식

  ㅇ  
[# V_{th} = \phi_{MS} + 2\phi_F + \frac{Q_{dep}}{C_{ox}} #]
     -  ΦMS : 다결정 실리콘(Poly Silicon) 게이트와 실리콘 기판 간의 일함수 차이 
     -  ΦF  : 계면 전위 (벌크 전위)
          
[# \phi_F = \frac{kT}{q} \ln{\frac{N_{substrate}}{n_i}} #]
        . k : 볼츠만상수, T : 절대온도, q : 전자 전하, Nsubstrate : 기판 도핑 농도,
          ni : 진성 반도체 캐리어 농도
     -  Qdep : 공핍층 전하
     -  Cox  : 게이트 산화막의 단위 면적 당 커패시턴스 (= εox/tox) [F/㎡]
        . εox : 산화막 유전율  [F/m]
        . tox : 산화막 두께  [m]

  ㅇ 통상, Vth = 0.3 ~ 0.5 [V]
     - (제조시 조절되는 양)   ☞ 아래 4.항 참조


3. 문턱 전압의 의존성

  ㅇ 기판의 도핑 농도가 클수록, 기판의 벌크 전위 ΦF가 커지므로, 문턱 전압이 커짐
  ㅇ 게이트 산화막 두께가 클수록, 문턱 전압이 커짐
  ㅇ 기판과의 역 바이어스 전압이 클수록, 문턱 전압이 커짐
  ㅇ 게이트 전극의 물질,온도 등에 따라서도, 문턱 전압 크기에 영향을 미침


4. 문턱 전압의 특징

  ※ MOSFET 구조 특성을 가장 잘 나타내는 특성 파라미터
     - 소자 제조 과정에서 조절됨
        . 산화막 경계면에서, 기판 도핑 레벨을 부분 변화(불순물 주입)시켜, 문턱 전압을 조절함