DWD

6.13.0 출력 컨덕턴스  > 그림 6.21 (a)와 (b)의 Ids가 Saturation 되었을 때 (a)의 경우 (b)에 비해 불안전하다.   > (a)의 경우 Channel 길이가 짧기 때문이다.   > I-V Curve의 기울기를 출력 컨덕턴스 (Output Conductance)라 한다.   > Ids가 완전히 포화 되는 것, 즉 gds가 작은 것이 바람직하다.   > Ids가 포화되지 않는다면 로직 설계 후 정확도, 신뢰성, 증폭 성능 저하 등으로 이어질 수 있다.    > VTC(Voltage Trasfer Characteristic) 관점에서 아래 증폭 회로를 예를 들 수 있다.   > gds를 사용하여 Vout, Vin 관계식을 구하면 다음과 같다.   > R이 커지면 이득은 증가하고 ..

6.12.0 속도 오버슛과 소오스 속도 한계  > MOSFET에 전압이 더 크게 가해질수록 Id는 증가하다 Saturation 된다.   > Drain 전압이 높아지면서 Channel이 끊어지는 Pinch Off 현상에 의해 그렇다.  > 하지만 Qinv=0이면 전하의 속도가 무한대여야 하지만 실제로 그렇지 않다.  > Pinch Off 말고 다른 설명이 필요한데 이는 커진 Field에 의해 에너지가 높아진 캐리어가 격자와 충돌하면서 에너지를 잃고 격자들이 Scattering 되면서 캐리어가 방해받기 때문이다.   > 1회의 출동이 일어나는 시간을 mean free time 이라고 한다.   > 1회 충돌이 일어나기까지의 거리를 mean free path라고 한다.   > 만약 Channel의 길이가 충..

6.11.0 직렬 저항과 유효 채널 길이의 추출  > Transistor의 Gate 길이 Lg는 실제 공정에서 만든 것과 Layout에서 설계한 길이 Ldrawn와 다르다.  > Patterning 과정에서 길이의 변화가 있으며 이 차이를 최소화 하는 OPC(Optical Proximity Correction)과 같은 기술이 도입된다.  > 하지만 차이를 완전한 0으로 만들기는 어려운 부분이 있고 소자를 해석할 때 유효 채널 길이 Leff를 도입하였다.  > Ldrawn - Lg 차이를 △L 이라고 하고 이 △L을 측정하는 방법은 아래 관계식으로 구할 수 있다.   > Ldrawn만 다른 세개의 다른 MOSFET을 Ldrawn vs. Vds/Ids 그래프를 그리면 다음과 같다.   > Vds/Ids는 L..

6.10.0 기생 소오스 드레인 저항  > MOSFET의 기생 저항은 Ids 식의 Vgs를 Rs * Ids 만큼 줄인다.     > Idsat 식은 다음과 같이 바뀌고 Idsat0은 Rs가 없을 때 전류이다.  > Idsat은 기생 저항에 의해 많이 줄어들 수 있고 보통 유전체 스페이서 아래의 얇은 확산 영역에 의해 발생한다. > 스페이서 아래 Doping 된 영역을 말하고 보통 두 번 Doping 해줘서 구성하는 LDD(Light Doped Drain)이다.  > LDD의 목적은 Drain 근처에서 Hot Carrier Injection을 방지하지만 Drain/Source보다 Doping 농도가 낮기 때문에 저항이 더 크다.  > 저항이 더 큰 이유는 Doping 농도가 적은만큼 Channel에 기여하..

6.9.1  속도 포화 현상이 있을 경우의 MOSFET IV 모델 > 이전 장에서 살펴본 Ids에 관한 속도 포화식은 다음과 같다.    > 관계식을 이용하여 Ids를 표현하면 장채널 IV 모델을 얻을 수 있다.    > 해당 식은 ids를 1+Vds/Esat*L 만큼 줄이는 것이다.   > Vds가 작거나 L이 매우 크면 식의 비율은 1에 근사한다 즉, 속도 포화를 무시할 수 있다.    > Vdsat 경계 조건에 따라서 캐리어의 속도식을 구할 수 있고 이를 같은 시점에서 Esat의 관계식을 구할 수 있다.   > 해당 식으로 Drain 끝에서 속도 포화가 시작되는 때의 Ids를 표현하면 다음과 같다.    > 그 전에 표현한 Ids 값과 같다고 두면 다음과 같이 정리 가능하다.   > 다시 첫 번째로..

6.8.1  속도 포화 > MOSFET IV Curve의 약점은 Vds 가 Vdsat 보다 더 커지게 되면 Qinv=0이 되는 Pinch Off 영역에 의해 유한한 전류가 흐른다.   > 전계가 작을 때 캐리어의 드리프트 속도는 μΕ 이다.   > 전계에 비례하고 캐리어의 운동 에너지가 증가한다.  > 하지만 동시에 광학 포논 에너지(Optical Phonon energy) 보다 커지면 속도가 줄어든다.   > 광학 포논은 높은 주파수를 가지는 진동으로 포논의 한 종류이며, Lattice Scattering으로 이해해도 무방할 것 같다.   > Pinch Off 영역엔 Channel이 없다고 봐도 무방하며 Channel에 비해 길이가 짧기 때문에 Field가 매우 크게 걸린다.   > Field가 큰 만..

6.7.3 전력 소모 > 소자 설계의 중요한 목표 중 하나는 회로의 전력 소모를 최소화하는 것이다. > 각각의 스위칭에서 전하 Q(CVdd)는 전원공급기로부터 부하 C로 전달된다. > 초당 전원공급에로부터 나오는 전하는 kCVddf로 표현될 수 있고 평균 전류이다. > f는 클록의 주파수이고 k( 동적 계수는 주어진 회로에서 매번 클록 사이클마다 스위칭이 항상 되지 않는다라는 것을 나타낸다. > 동적 전력(Dynamic Power)는 평균 전류에 전압을 곱한 값이다. > 동적 전력은 인버터가 스위칭 되는 동안의 전력 소모가 이루어지게 된다. > 전력 소모를 줄이기 위해선 Vdd를 낮추고 회로의 모든 C를 최소화 그리고 k를 줄이면 감소시켜야 한다. > 트랜지스터의 L과 W를 줄이면 C가 감소하고 Chip..