[전자회로실험] MOSFET 전압-전류 특성 예비 REPORT(피스파이스 시뮬레이션 포함)

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목차: 1. 목적

2. 이론
1)MOSFET의 기본원리
2) MOSFET의 Parameter 및 동작원리
3) 피스파이스 시뮬레이션
- N채널
- P채널

본문내용: 1. 목 적
금속-산화막-반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor : MOSFET)의 드레인 전류에 대한 드레인-소스 전원압의 효 과와 게이트-소스 효과, 드레인 전류와 게이트-소스 전압 사이의 관계를 알아본 다. 시뮬레이션과 실험을 통하여 MOSFET와 JFET의 차이를 이해하는데 그 목적이 있다.
2. 이 론
(1) MOSFET의 기본 원리
Bipolar Junction Transistor의 동작원리는 Base와 Emitter간에 순방향이 인가될 때 Emitter에서 방출된 전자 또는 정공이 base를 minority carrier로써 지나서 Collector로 넘어가는 것으로 base의 전압을 이용하여 Emitter에서 방출되는 전자 또는 정공의 수를 조절하게 된다. 이런 BJT와 대응되는 Transistor가 MOSFET으로 BJT의 Emitter, base, collector 단자에 대응되는 Source, Gate, Drain 단자가 있다. 따라서 BJT에서 Base를 이용하여 Emitter와 Collector간에 흐르는 전류의 크기를 조절하듯이 MOSFET에서는 Gate를 이용하여 Drain과 Source사이에 흐르는 전류를 조절하게 된다.
MOSFET과 BJT의 큰 차이점은 BJT의 Base에는 전류가 흐르는 반면에 MOSFET의 Gate에는 전류가 흐르지 않는다는 것이다. MOSFET는 기본적으로 Capacitor 원리를 이용한다고 생각하면 된다. [그림 6-1]과 같은 Capacitor가 있다고 가정하면 이 Capacitor의 Capacitance는 (식 6-1)과 같이 표현되고 단위 면적 당 Capacitance, C’과 면적의 곱으로도 표현된다. 이와 같은 Capacitor에 전압 V를 가하면 Capacitor의 + 전극에는 +Q, - 전극에는 –Q만큼의 전하가 모인다는 것은 잘 알고 있을 것이다. 이런 원리를 이용하는 것이 MOSFET이라고 생각하면 된다.
[그림 6-2]와 같이 p-type기판에 N-Well이 형성되어 이고 그 안에 두 개의 n+ 영역이 거리 L 만큼 떨어져 있을 때 두 n+ 영역사이에 전압을 인가한다면 그 결과는 n-type인 Drain과 Source가 n-type으로 연결되어 있으므로 당연히 전류가 흐르게 될 것이고 N-well의 저항율이 ρ라면 N-well은 (식 6-2)와 같은 저항의 역할을 하므로 (식 6-3)의 크기의 전류가 흐를 것이라는 것은 쉽게 알 수 있을 것이다.
그런데 만약에 [그림 6-3(a)]과 같이 N-Well 대신에 P-Well이 형성된다면 어떻게 될까? 이 경우에도 두 n+ 영역 사이에 전압을 가했을 때 전류가 흐르게 될까? P-Well이 일정한 크기의 저항율을 갖고 있다면 분명히 P-Well도 (식 6-2)와 같은 저항의 역할을 한다고 할 수 있다. 하지만 전류는 흐르지 않게 된다. 그 이유는 n-type과 p-type 반도체 사이에는 (식 3-1)과 같은 전위장벽이 존재하기 때문이다.

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