6.12 속도 오버슛과 소오스 속도 한계

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 충분히 짧아 mean free path보다 작다면 saturation이 발생할 만큼 Scattering이 줄어들게 된다.

 

 > 이때 속도가 Saturation 되지 않고 증가하는 현상을 Velocy Overshoot이라고 한다. 

 

 > Channel이 충분히 짧을 때 Velocity Overshoot에 의해 캐리어 속도가 계속 증가할 것 같지만 그렇지 않다. 

 

 > Channel의 길이가 거의 0이라면 Source에 있던 전자들은 Drain에 의해 포획된다. 

 

 > 책에선 Source에서 공급되는 전자들은 Thermal Velocity를 갖고 있기 때문에 속도가 제한된다라고 한다.

 

 > 이해하기 어려워 단순하게 생각하면 Channel 길이가 없기 때문에 Source에 있던 전자들이 Drain에 빨려가기 때문에 Field의 크기에 상관없이 일정한 속도로 빨려 들어간다고 이해하면 될 것 같다. 

 

그림 6.20 In the limit of no scattering in a very short channel, carriers are injected from the source into the channel at the thermal velocity and travel ballistically to the drain.

 

Reference 

-. Chenming Calvin Hu, Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits, PEARSON(2013)