흔한학생

이번 글부터는 chenming hu modern semiconductor devices for integrated circuits 7장에 대해 정리해보겠습니다.이때까지 $I_{on}$ 전류를 증가시키며 회로의 스피드를 증가시켜왔습니다.하지만 그만큼 중요한 누설전류 $I_{off}$도 존재합니다.   7.2 subthresholdsubthreshold current subthreshold current란 MOSFET이 off 상태일 때, 즉 threshold voltage 아래에서 존재하는 누설 전류를 말합니다.off-state current $I_{off}$ 라고도 하며 게이트 전압이 0V, drain 전압이 $V_{dd}$ 일 때 측정한 $I_{ds}$ 입니다.동작하지 않을 때 존재하는 전류이기에 당연..

아시다시피 MOS는 Metal Oxide Semiconductor의 약자입니다.처음에 궁금해했던 분들도 많았을텐데 실제로 배울때 Metal 부분은 고농도 도핑된 폴리 실리콘이었습니다. metal과 특성도 다르기에 당연히 성질도 다를텐데 이로인해 발생하는 Poly-Si 공핍 영역에 대해 알아보겠습니다.Poly 라 한다면 원자들이 무질서하게 배치된 다결정 실리콘이라고 볼 수 있습니다.고농도 도핑한 Poly-Si 라고 했는데 소금이 물에 녹을 때의 한계치가 있듯이 도핑 또한 최대 도핑 허용 한계가 있습니다. 주로 최대 $10^{20} cm^{-3}$ 입니다.gate 또한 metal이 아닌 반도체라고 생각하고 이번 내용을 보면 좋을 것 같습니다.N-body를 가진 MOS 구조를 보겠습니다.채널을 형성하기 위해 ..

[전자소자] MOS 밴드 다이어그램(for gate Voltage)Bulk Potential $E_{i}$ 와 $E_{F}$의 차이에서 Bulk Potential을 사용할 수 있습니다. 두 에너지 차이를 $q\phi _{B}$라고 합니다. p 타입에서 $E_{F}$가 더 아래에 있으므로 양수가 나오며 n 타입에선 음수가 나올studentstory.tistory.com이전 글에서 게이트 전압에 따른 에너지 밴드와 전하를 대략적으로 알아보았습니다. 앞선 세 가지 상황 중 첫 번째인 Accumulation부터 수식적으로 알아보겠습니다.Surface Accumulation앞서 배웠듯 $V_{g}게이트에 가한 전압 $V_{g}$ 는 $V_{g}=V_{fb}+V_{OX}+\phi_{s}$ 였습니다.에너지 밴드로 생..

Bulk Potential$E_{i}$ 와 $E_{F}$의 차이에서 Bulk Potential을 사용할 수 있습니다.두 에너지 차이를 $q\phi _{B}$라고 합니다.p 타입에서 $E_{F}$가 더 아래에 있으므로 양수가 나오며 n 타입에선 음수가 나올 것입니다. Surface PotentialOxide와 반도체의 계면 퍼텐셜(surface potential)을 $\phi _{s}$ 라고 합니다.이는 직관적으로 에너지 밴드가 얼마나 굽었는지를 나타낸다고 생각하면 될 것 같습니다.Si에서 절연체 표면까지 에너지 밴드가 휘어질 때가 있는데 그 차이를 말합니다.다음 그림에서 $q\phi_{s}$ 를 보면 이해할 수 있습니다. (아래 그림에서 $\phi때문에 기울어진 에너지 밴드일 때 $\phi$는 0이 아닙..

MOS Capacitor 소개  MOSFET를 배우기 앞서 MOSFET의 일부라고도 할 수 있는 MOS Capacitor 에 대해 다뤄보겠습니다.MOS(metal oxide semiconductor) 에서 Metal 즉 Gate 부분은 주로 degenerately doped poly-Si를 사용합니다.이전에는 non-degenerated 경우를 많이 가정을 해왔는데요.MOS 커패시터에서 Metal 에 해당하는 poly-Si 는 고농도의 도핑을 한 물질이라고 생각하시면 됩니다.NMOS에서는 $n^{+}$ 타입, PMOS에서는 $p^{+}$ 타입이 사용됩니다. 절연체에 해당하는 물질은 주로 SiO2가 사용되고 밴드갭은 $9eV$ 입니다. 반도체 물질에 해당하는 Si body는 NMOS에서 p-type, PM..

전 글에서 Excess (minority) carrier 에 대한 식을 도출해냈습니다. 이전글 [물리전자] Forward Bias에서 캐리어 농도, Continuity Equation, Diffusion Equation, Excess carrier 이번 장에서는 Forward Bias에서 Carrier injection Continuity Equation Depletion edge의 소수캐리어 농도 Excess carrier 농도 에 대해 알아보겠습니다. Forward Bias에서 Carrier Injection 우선 가정을 합니다. 때문에 $np$는 studentstory.tistory.com 소수캐리어에 의한 전류를 알아봅시다. N side에서 소수캐리어인 hole에 의한 전류밀도 Diffusion에..

이전글 [물리전자] PN Junction Built-in PotentialN과 P의 접합을 만들어봅시다. 접합을 만드는 방법에는 두 가지 방법이 있습니다? 첫 번째로는 확산을 이용하는 방법이 있고 두 번째로는 implantation 방법이 있습니다.? (implantiation은 ) 이때 기존 Pstudentstory.tistory.com  Depletion-Layer Model 공핍 영역의 크기는 어떻게 될까요?우선 전기장은 모든 곳에서 연속적이어야 하며공핍영역의 끝에서는 0일 것입니다.이 경계조건을 이용해 알아보겠습니다. P영역 경계에서$\frac{dE}{dx}=-\frac{qN_{a}}{\varepsilon_{s}}$$E(x)= -\frac{qN_{a}}{\varepsilon_{s}}x+C_{1}$..

이번 장에서는 Forward Bias에서 Carrier injectionContinuity Equation과 Diffusion Equation으로 캐리어 농도의 일반해를 구하고Depletion edge의 소수캐리어 농도를 구해 경계 조건을 구한 후최종적으로 Excess carrier 농도 식을 구해보겠습니다.Forward Bias에서 Carrier Injection우선 가정을 합니다.1) Steady state 2) Nondegenerately uniformly doped 1-D step junction 3) Low level injection in the quasi-neutral region  (minority carrier concentration 4) No other processes other t..