6.6 기본적인 MOSFET IV 모델(BASIC MOSFET IV MODEL)

6.6.1 기본적인 MOSFET IV 모델

 

 > MOSFET에 Vds를 걸어줬을 때 Ids 값은 다음과 같다.

 

 > W은 채널 폭, μ_ns는 Mobility, Vds/L은 채널 평균 전계이다.

 

 > 그리고 Ids는 Qinv라고 볼 수 있는 Coxe(Vgs-Vt-m/2 Vds)에 비례한다. 

 

 > Vds가 매우 작으면 m/2 Vds는 무시될 수 있으며 Ids는 Vds에 비례하는 저항처럼 동작한다. 

 

 > Vds가 커지면 평균 Qinv가 감소한다. (Drain 쪽 Vc는 Vd)

 

 > Qinv 감소하면 Vds에 의해 커지는 Ids (dIds/dVds)가 0이 되는 Vds가 존재한다. 

 

 > 특정 Vds를 Vdsat이라고 하며 IV 특성 곡선에서 Vds<Vdsat이면 Linear 영역 Vds> Vdsat이면 Saturation 영역으로 나눠진다. 

 

 > Ids 식에 Vdsat을 대입하면 Saturation에서의 Ids는 다음과 같다. 

 

 

그림 6.11 Vds vs. Ids Curve

 > Vdsat 이상에서 Ids가 변하지 않는 이유는 Vds=Vdsat이면 Drain 끝의 Qinv는 0이 된다. 

 

 > 이런 현상을 Pinch Off라고 한다. 

 

 > Vds가 Vdsat보다 더 커지게 되면 Qinv가 0이되는 Pinch Off 영역이 커지게 되어 Ids는 Saturation이 된다. 

 

 > 공핍 영역과 비슷한 전하가 없는 Pinch Off 에서 전류가 흐르는 이유는 Field가 강하게 걸리기 때문이다. 

 

 > Drain 부근 강한 Field가 Pinch Off 끝의 전하들을 땡겨온다.

 

 >가파른 전위 강화를 따라서 빨려 내려가며 시냇물이 폭포로 떨어지는 것과 유사하다. 

 

 > 폭포를 따라 떨어지는 유량이 결정되고 폭포의 높이 (Vds-Vdsat)는 유량에 아무런 영향을 주지 않는다. 

 

그림 6.12 (a)&minus;(d) Vds = Vdsat and (e)&minus;(h) Vds > Vdsat. Current does not change when Vds increases beyond Vdsat. (d) and (h) are Ec(x) from the energy band diagrams.

Reference 

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