supersumin 님의 tistory

1. MOSFETMOS 구조에 source와 drain이 추가된 것으로 FET 즉, Field Effect를 이용한 transistor이다. 만약 inversion layer가 전자면 N-channel MOSFET, 정공이면 P=channel MOSFET이다. 각각 P body, N Body이다. 우리는 이 MOSFET이 inversion layer에서 충분히 쌓여 전류가 흐르기로 약속한 지점을 threshold라고 했다. 그 부분이 아니라면 꺼지는 즉, Vg에 의해 켜지고 꺼지는 걸 반영하는 장치이다. Vg에 의해 작동한다.  2. Basic MOSFET IV Model소스에서 드레인으로 전자가 이동한다. 즉 I_DS는 반대 방향이다전류 밀도로 나타낼 수 있으며, 전하량은 inversion charge..

oxide 내부에서는 charge가 존재하지 않는다는 가정 하에 우리는 MOS Cap의 전하량과 Capacitance를 구해봤다. 그럼 지에 oxide 내부에 charge가 존재했을 때의 상황을 알아보자1. Oxide 내 Charge 존재 시 영향MOS 구조에서 oxide 내부에 charge가 존재하면 이 charge는 전기장의 분포와 Gate 전압의 유효성에 영향을 미친다.Oxide charge가 Surface 근처에 있을수록 전기장과 유효 게이트 전압 (Vg​)에 더 큰 영향을 미친다.Charge가 oxide 내부의 특정 위치 (x)에 있을 때, 표면 전위 (ϕs)와 산화막 내 전위 분포를 바꿔 depletion region의 두께와 모양을 변경시킨다.2. Poly-Si Gate Depletion전통..

1. MOS C-V (Capacitance-Voltage) 특성MOS C-V 특성은 성능을 측정하기 위해 전압을 달리하여 그 변화를 확인하는 방법이다.1.1.  Accumulation 영역게이트 전압이 충분히 낮을 때 다수 캐리어들이 반도체 표면에 축적된다.전하량은 축적된 전하의 양에 따라 변한다. Gate 전압에 비례한다. 전기 용량 Cox​는 산화막 두께가 변하지 않기 때문에 일정하게 유지된다. 1.2. Depletion 영역게이트 전압이 증가하면서 반도체 표면의 다수 캐리어가 밀려나고, 고갈층(Depletion region)이 형성된다.전하량의 범위가 변화하는 이유: 고갈된 영역이 커지면서 전하량이 줄어들기 때문이다.전기 용량은 고갈층의 두께에 비례하므로, C_dep (Depletion region..

1. MOS CapacitorMOS (Metaol-Oxide-Semiconductor) capacitor는 금속(Metal)과 산화물(Oxide), 반도체(Semiconductor) 층으로 이루어진 구조로 MOSFET을 이해하기 전에 MOS 구조와 Capacitor의 특성을 먼저 파악하는 것이 중요하다. MOS Capacitor의 구조에서 Metal layer 즉, Gate는 일반적으로 metal이나 highly doped poly-Si로 구성될 수 있다.1.1. MOS Capacitor의 Ideal Structure Definitionmetal은 carrier가 매우 많기 때문에 다른 소자와 연결을 하더라도 band가 거의 휘지 않는다. 하지만 극도로 미미한 영역에서는 휠 수 있기에 이를 고려한다.Ox..

1. Metal-Semiconductor Junction (MS Junction): Schottky Contact과 Ohmic Contact1.1. Schottky Contact (쇼트키 접합)Metal과 lightly doped semiconductor사이의 접합으로 이루어지며 PN 접합과 유사하게 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 Rectifying(정류) 특성을 가진다.1.2. Ohmic Contact (오믹 접합)Metal과 heavily doped semiconductor사이의 접합으로 이루어지며 Low-resistance으로 인해 전류가 양방향으로 자유롭게 흐를 수 있는 특징이 있다.1.3. Metal의 전기적 성질1.3.1 이동 가능한 전자(mobile charge)의 풍부함Metal은 에너..

carrier 즉, 반도체 물질에서 전하를 운반하는 입자이다. 이는 electron과 hole을 포함한다. 반도체 물질 내에서 carrier의 속도를 알아보자. carrier의 운동은 여러 가지 현상에 의해 영향을 받으며 주로 drift, diffusion, recombination/generation이라는 네 가지 개념을 통해 설명할 수 있다. 일단 drift에 대해 알아보고 그 전에 전류에 대해 알아보자.1. 전류란?전류(Current)는 시간당 변하는 전하량의 양을 의미한다. 즉, 단위 시간당 이동하는 전하의 양으로 정의된다.  2. 외부의 자극이 없을 때 carrier가 가지는 Thermal Motion- Thermal Motion이란?Thermal Motion은 물질 내 입자들이 온도에 의해 무..

지난 시간까지 반도체를 Energy Band Model로 분석하여 Doping을 하는 이유인 낮은 온도 및 전압에서 전류를 흘러보내기 위함까지 알아보았다. 그렇다면 Doping된 원소의 농도를 어떻게 알 수 있을까? 차근차근 알아보자.1. DOS(Density of States, 상태밀도)란?Density of States는 특정 에너지 범위 내에서 가능한 전자 또는 홀이 얼마나 많은 상태로 존재할 수 있는지이다. 에너지가 높아질수록 에너지 영역 내에서 전자가 존재할 수 있는 상태가 더 많아진다는 의미이다. 예를 들어 반도체나 금속에서 전자 밴드 구조에서 에너지가 높아짐에 따라 전도대의 밀집도는 증가한다. 이는 에너지 준위가 더 촘촘하게 배열된다는 의미이다. 반도체의 경우 DOS는 Conduction B..

1. Ion Implantation반도체 기판 표면에 특정한 이온들을 고속으로 주입하여 도핑하는 과정이다. 이를 통해 원하는 전기적 특성을 부여할 수 있다. 주입하려는 원소를 이온화하여 플라즈마 상태를 만드는데 이때 주입할 원소의 종류에 따라 반도체의 특성이 n형, p형으로 나뉜다. 생성된 이온은 강한 전기장을 이용하여 매우 높은 속도로 가속되며 반도체 표면에 충돌해 깊이 침투한다. 이를 조절하여 깊이를 조절할 수 있다. 이 때, 초기에는 dopant가 반도체 기판 내에 단순히 박혀있는 상태일 뿐 전기적 특성을 즉시 발휘하지 않는다. 그렇기에 열처러(Annealing) 과정이 중요하다. 또한 dopant 이온의 질량이 무거울수록 더 가속하기 어렵고, 기판에 충동했을 때도 가벼운 이온보다 덜 깊숙이 침투하..

1. Semiconductor Materials in Periodic Table반도체 재료는 주기율표에서 특정한 위치에 있는 원소들로 구성되며, 원소 반도체와 화합물 반도체로 나눌 수 있다. 각각의 반도체는 고유한 전기적 특성을 가지고 있으며, 그 용도와 응용 분야에 따라 적절히 선택된다. - Elemental Semconductor (원소 반도체)원소 반도체는 단일 원소로 구성된 반도체로 주기율표에서 주로 14족 원소들의 반도체로 작용한다. 실리콘 (Si): 가장 널리 사용되는 반도체 재료로, 가격이 저렴하고, 풍부하게 존재하며, 우수한 열적 안정성 및 전기적 특성으로 인해 직접 회로(IC), 트랜지스터, 태양관 패널 등에 사용된다.게르마늄 (Ge): 실리콘보다 전기적 성능이 좋지만, 비용이 더 비싸고..

어떤 과목을 공부하기 전 해당 개념에 대해 이해하는 것은 매우 중요하다. 자신이 무엇을 알고 있는지 명확히 파악하는 데 도움을 주며, 그에 따른 학습의 방향성을 잡을 수 있다. 그런 의미에서 공학에 대해 알아보자. - 공학이란?공학은 자연 과학과 수학의 응용을 통해 시스템을 향상시키는 데 목적을 두고 있다. 공학의 주요 목표는 이론적 지식을 실용적인 문제를 어떻게 해결해 나갸나는 것이다. - 과학과 공학의 차이과학은 자연 현상과 이를 분석하는 데 중점을 두고 있으며, 주로 현상의 본질을 이해하는 것이 중심이다. 반면, 공학은 이러한 분석을 바탕으로 특정 상황에 맞는 모델링과 응용을 강조한다. 현대의 공학은 분석된 내용을 토대로 구체적인 문제를 해결하기 위한 모델링을 수행하고, 이를 통해 실제 문제를 해결..