안녕하세요? 오늘은 MOSFET의 Saturation Current에 대해서 알아보도록 하겠습니다. Saturation Current는 Id로 많이 표기하는데요.
그럼 먼저 Saturation current가 발생하는 시점인 Saturation Mode에 대해 알아보겠습니다.
Saturation Mode : 디바이스가 충분한 게이트 전압을 가지고 있고, 채널이 완전히 형성되어 포화 상태에 도달한 상태를 말합니다. 다른 말로 설명하자면, Drain영역의 전압이 높아지면서 Pinch-off가 발생하고 채널이 Drain과 끊어지게 되면서 Source-Drain 사이의 전압에 상관 없이 Gate 전압에 의해서만 전류가 변하는 상태를 말합니다.
Saturation Current는 NMOS와 PMOS에서 각각 다음과 같은 공식으로 표현됩니다.
IDS,sat : 포화전류
μn, μp : 각각 NMOS, PMOS의 Mobility(전자 또는 양공의 이동능력)
Cox : 산화막의 Capacitance
W : 채널의 폭
L : 채널의 길이
Vgs : 게이트-소스 전압
Vth: 문턱전압
공식을 살펴보면 다음과 같은 점을 알 수 있습니다.
1. Vgs가 문턱전압인 Vth 보다 초과해야 Saturation current가 발생한다.
2. 채널 폭-길이의 비인 W/L이 크면 포화전류도 커집니다.
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