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Field-Effect Mobility On/Off current ratio Turn on voltage Sub-threshold slope Sub-threshold slope Threshod voltage 게이트 전압이 높아지면 어느순간에 채널이 열리고 전류가 흐르지요. 바로 그 전압이 문턱전압(threshold voltage)입니다. 이건 응용에 따라 높아서 좋은 회로가 있고, 낮아서 좋은 회로가 있어요. 임의의 값으로 조절할 수도 있어요. 단위는 (V).  On/Off current ratio 게이트에 전압이 가해져서 전류가 흐를수 있는 상태가 on상태, 게이트에 전압이 없어져서 전류가 흐르지 않는 상태가 off상태. 이 두 전류비가 on/off전류비 입니다. 물론, 게이트 전압이나 드레인소스 전압에 따라 달라질 수 있지요. 단위는 없습니다. 전달특성 곡선에서 구합니다. off전류가 크면 스위치 off했을때도 누설전류가 있다는 겁니다. 그러면, 예를들어서 액정과 같은 평판 디스플레이에서 검정색이 표현 안되고 회색으로 나온다는 거지요. 그래서 on/off비는 클수록 좋습니다. Field-Effect Mobility field-effect mobility 일반적인 도체에서는 전하의 이동도는 항상 일정하지만, 반도체에서는 전하의 이동도가 외부의 전계에 따라 달라질 수 있습니다. 이경우에 이동도를 표시해주려면 전계가 얼마일때라는 조건이 필요하지요. 그래서 전계이동도라는 새로운 파라미터를 구합니다. 단위는 cm^2/Vsec .  cm/sec는 속도의 단위지요. V/cm는 E(electric field, 전계)의 단위지요. 그래서 속도나누기 전계. 전계이동도는 클수록 좋습니다. 

defaults write NSGlobalDomain NSDocumentSaveNewDocumentsToCloud -bool false defaults write NSGlobalDomain NSDocumentSaveNewDocumentsToCloud -bool true

1. 유전체(誘電體, Dielectrics)란? 유전체의 말그대로의 의미는, 양단에 전계 혹은 전압을 인가하였을 때 양표면에 서로 다른 극성의 전하가 유기되는 물질을 말합니다. (전계를 인가한 표면에만 전하가 유기되는 이유는 +,- 극성의 교차배열로 인해 내부에서는 전기적으로 중성을 띄기 때문이죠.) 다시말하자면, 분극이 발생하는 모든 물질이 바로 유전체입니다. 분극이란  외부적인 요인에 의해 전기적 극성(+,-)이 나뉘어지는 것을 말하는데요... Dielectircs의 어원 역시, 전하의 극성(Electirc)이 +, - 쌍(Di)으로 구성된다하여 Di+Electric+s 가 된 것이죠. 아무튼, 분극은 분극이 이루어지는 범위에 따라 원자분극, 이온분극, 배향(쌍극자)분극, 계면(공간전하)분극으로 나뉘어집니다. 원자분극은 양성자인 원자핵과 전자 간에, 이온분극은 +이온과 -이온의 분자결합 간에, 배향분극은 쌍극자 형태의 분자들 간에, 계면분극은 이종 혼합 유전체(단일 유전체 내부의 기포, 수분 등의 불순물)의 경계면 에서 나타나게 됩니다. 그런데 분극이 이루어지는 범위가 서로 다르다보니 분극은 주파수 의존성이 있게 됩니다. 주파수가 낮을 수록 모든 분극의 형태가 관여하고, 주파수가 높을 수록 작은 범위의 분극만이 관여하게 됩니다. 분극이 이루어지는 범위가 커질 수록 주파수의 변화 혹은 빠르기를 따라가지 못하기 때문입니다.   이러한 분극의 주파수 특성을 이용하여 주파수 스캐닝으로 유전체 내부의 불순물 등을 검출하기도 하고,  절연저항 측정시 DC 전압 인가 후, 3분 혹은 10 분후에 측정하는 것도 과도상태의 분극특성을 배제하기 위함입니다. 유전율이란 , 전하를 유기할 수 있는 정도, 즉 분극의 정도를 정량화하여 상수로 표시한 것으로 유전율이 주파수 크기에 반비례하는...

1. 전압이란?(Voltage) - 두지점간에서 측정된 단위전하 당 일한 양을 전압이라고 합니다.(Work / Charge) - 그래서 1V란 1J(joule) / 1C(Coulomb)을 나타냅니다. - 기본적으로 회로내의 두지점간의 전위차라고 생각하시면 됩니다. - 전압의 극성, 방향은 결국 회로내의 에너지가 충전/방전됨을 나타냅니다. 2. Kirchhoff's Voltage Low - 동일 회로내에서는 어떠한 에너지도 생성되거나 소멸되지 않음을 기반으로 하는 이론입니다. - 회로내 모든 소스(충전)의 전압 총합은 반드시 소비되는 전압(방전)의 총합과 같아야 한다 - 닫힌 회로의 전체 전압 총합은 0과 같다라고 말할 수도 있습니다. 3. 기준전압(Reference Voltage) - 회로의 양쪽 지점에서 한쪽지점을 기준지점(Reference Node)로 잡고 회로내의 모든 전압을     기준 지점을 통해서 구하는 것이 편하다고 볼 수 있습니다. - 특히 이 기준전압을 0으로 할당해놓으면 굉장히 편하겠죠? 4. Ground - 기준전압을 실제로 사용하는 예라고 보시면 되겠습니다. - Ground란 회로 내에서 명백히 구분할 수 있는 지점 대한 특별한 기준전압을 나타냅니다.  - 실제 차대(chassis)나 땅, 지면(Earth)와 같은 곳을 회로와 연결하여 사용하게 됩니다.

#include <stdio.h> char buf[20]; sprintf(buf, "offset = %d", var); UartTxChar(ch);

그래핀에 호기심이 많아 여러자료들을 찾아보고 정리해봤습니다. 그래핀은 흑연을 뜻하는 그래파이트(graphite) 와 탄소 2중결합을 뜻하는 -ene 가 결합된 용여입니다. 그래핀은 탄소가 6각형 벌집 모양 으로 되어 겹겹이 쌓여있는데 그래핀은 흑연에서 가장 얇게 한겹을 떼어낸 것이라고 생각하면 됩니다. 2004년에 안드레 가임 교수와 콘스탄틴 노보셀로프 교수가 그래핀을 투명테이프를 이용한 간단한 방법으로 발견했다고 하는데요 여러 실험을 하다 실패한뒤 생각해낸 방법이라는데 좀 엉뚱한 방법이긴 하죠 ᄏ 이 방법으로 제작한 그래핀은 수마이크로미터 수준의 그래핀이기 때문에 현미경으로 봐야 보일정도로 작습니다. 그리고 대체로 노벨상은 논문을 낸뒤 3~40년뒤 상용화가 되어 그 공로가 인정되면 주어지게 되는데요   [▲안드레 가임 교수] 그래핀을 발견한 안드레 가임 교수와 콘스탄틴 노보셀로프 교수는 2004년에 발견한뒤 6년후인 2010년에 노벨물리상을 받게되었습니 다. 그만큼 대단한 발견이라는 거겠죠 그래핀은 우리가 흔히알고있는 다이아몬드, 흑연, 탄소 나노튜브와 탄소동소체 (원자번호 6번 탄소로 구성되어있지만 구조가다른) 입 니다. 두께는 0.2nm 즉 머리카락을 천만번 쪼갠 정도의 두께로 엄청 얇으면서 물리적, 화학적 안정성이 뛰어납니다. 그래핀의 특징은? 그래핀의 특징을 살펴보자면 일단 위에서 말한대로 엄청 얇습니다. 전자 이동도는 20만cm/Vs 로 저항이 엄청 낮아 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배이상 전자를 빠르게 이 동시킬수 있고 구리보다 100배이상 전기가 잘통합니다. 원래 일반적인 물질이라면 전류가 많이 흐르게되면 열이 발생해서 녹을수도 있지만 그패린은 그렇지 않습니다. 빽빽한 탄소결합 구조를 갖고있는 그래핀의 강도는 강철보다 200배 이상 강한 1100GPa 며 최고의 열 전도성을 가진 다이아몬드보다도 2배이상, 구리나 알루미늄 보다 10배 이상인 500W...

- P형 반도체와 N형 반도체가 접합을 하여 PN접합을 하면, 열평형 상태에 도달할 때까지 충분한 시간이 지나고나서, 양측의 페르미 준위는 동일한 좊이로 된다. 이것은 마치 수위가 다른 두 개의 물통을 연결하면 양쪽 물통의 수위가 같게 되는 것과 유사한 원리이다. 반도체의 PN 접합부에서는 전자와 정공의 이동이 발생한다. - N형 반도체의 다수 캐리어인 전자는 확산 현상에 의해 그 밀도가 낮은 P형 반도체로 이동하며, 이 전자는 접합부의 억셉터와 결합하여 (+)의 전기적 성질을 갖는 도너 이온이 생기게 된다. - 한편, P형 반도체의 다수 캐리어인 정공도 역시 확산 현상에 의해 그 밀도가 낮은 N형 반도체로 이동한다. 이 정공은 접합부에서 전자와 재결합하여 (-)의 억셉터 이온을 생성한다. - 그림 2-1(c), (d)에서 나타낸 바와 같이, 접합부 부근에서 부전하인 억셉터 이온과 정전하를 갖는 도너 이온이 존재하게 되며, 이 영역을 공간 전하 영역이라한다. 이외의 영역은 N형 반도체 중에는 전도전자와 도너 이온이, P형 반도체에서는 정공과 억셉터 이온이 존재하는 중성 영역이다. - 공간 전하 영역에서는 정(+)이온에서 부(-)이온으로 향하는 전기력선, 즉 전계가 형성되고, 이들 전계의 힘에 의하여 전자는 N형 영억으로, 정공은 P형 영역으로 밀어붙여 공간 전하 영역 내에서는 캐리어가 존재하지 못하므로 이 영역을 공핍층(depletion layer) 또는 전기적 이중층이라고도 한다. 이 전계는 N형측에서 P형측으로 전자의 확산, P형측에서 N형 측으로 정공의 호가산을 저지하는 반발력으로서도 작용하게 된다.  - 이와 같이 캐리어의 확산이 정지하여 전하의 이동이 없어지는 정상 상태(steady state)인 열평형 상태(thermal equilibrium)에 도달하게 된다. 여기서 이 전계가 존재한다는 것은 2-1(c) 혹은 (d)에서 보여준바와 같이 Ød라 하는 전위차가 생기는 것을 의마며, 이 전위차를 확산전위라고 한다. ...

캐리어인 전자나 정공은 반도체 내를 이동하여 전류를 흐르게 한다. 이 전류의 흐름은 무엇에 의해 결정되는가? 반도체 내의 캐리어를 이동시키는 방법은 두 가지가 있다. 하나는 캐리어가 존재하는 반도체에 전계를 공급하여 이동시키는 것이고, 또 하나는 반도체 내의 두 지점 사이의 캐리어 밀도차를 두어 이동시키는 방법이다. - 반도체의 전기전도      반도체 양단에 전압을 인가하면 전자와 정공이 전계에 의하여 움직이게 된다. (Brown) 운동. 이와 같이 전계에 기인한 전하의 이동이 드리프트(drift) 작용이며, 이때의 속도를 드리프트 속도(drift velocity) Vd라 정의한다.    캐리어는 결정격자와 충돌하면서  이동하기 때문에 충돌 시간보다 긴 시간 간격으로 이 속도를 구하면, 그 값은 경과 시간에 관계 없이 전계에 비례하게 된다.    이 속도는 외부에서 공급한 전압V, 반도체 양단에 걸린 전계 E(V/m) 에 비례하여 증가한다. 속도가 직선적으로 증가하는 부분의 기울기를 u(마이크로)라 하면 Vd = uE 로 나타낼 수 있다. 이 비례계수 u(m^2/Vs]를 이동도(drift mobility)라 한다. 이것은 결정 재료에 따라 정해지는 물질 고유의 양이다. 이와 같이 전계에 의해 전하가 이동하기 때문에 전류가 생성되고 이 전류가 드리프트 전류가 되는 것이다.

JFET의 동작원리(2) FET 오늘은 JFET 의 동작원리 나머지 부분을 좀 더 이야기 해볼게요 . JFET 의 동작의 중점은 게이트 전압의 변화 , 즉 Vgs 에 의해서 전류를 제어하는 것이었죠 . 위의 그림에서 보시다시피 Vgs 의 역방향 바이어스로 공핍층을 증가시켜 전류를 제어합니 다 . 자 ~ 그렇다면 JFET 의 전압곡선 그래프를 한번 살펴보겠습니다 . 위의 그래프를 보시면 x 축은 Vds( 드레인과 소스 사이의 전압 ), y 축은 Id( 드레인 전류 ) 이고 그에 따른 Vgs 값에 따른 곡선을 나타낸 것입니다 . JFET 의 드레인 특성곡선이죠 . Vgs 를 고정시킨 후 Vds 값을 올릴 때 Id 의 변화값을 살펴본 그래프라고 이해하시면 됩니다 . 그러니까 드레인과 소스사이의 전류 Id 는 게이트의 전압인 Vgs 의 영향을 받는 것임을 알 수 있는 거죠 . 어쨌든 Vgs 의 상태를 한번 살펴봅시다 . Vgs 의 값이 커질수록 Id 는 작아지는 것을 볼 수 있 습니다 . 앞에 (-) 가 붙은 이유는 Vgs 가 역방향 바이어스로 연결됐기 때문입니다 . 그러다가 Vgs 의 값이 –1.2V 쯤에서 Id 가 0 이 됩니다 . Vgs 의 값이 증가할수록 공핍층이 늘어나서 결국 Id 의 값이 줄어드는 겁니다 . 근데 이상한 점은 어느 순간 Id 는 증가를 멈추고 일정하게 유지가 됩니다 . ( 이것을 Id 가 포화가 됐다고 합니다 . 핀치오프 영역에 들어선거죠 . 그 전까지는 공핍층은 저항역할을 하여 옴의법칙과 같은 선형성을 보여 줍니다 .) Vgs 가 일정할 때 Vds 를 증가시키면 분명 Id 의 값은 계속 증가를 해야 되는데 말이죠 . 즉 ,...

유전율 (誘電率,  permittivity ) 또는  전매상수 는  전하  사이에 전기장이 작용할 때, 그 전하 사이의 매질이 전기장에 미치는 영향을 나타내는 물리적 단위이다.  매질 이 저장할 수 있는  전하량 으로 볼 수도 있다. 같은 양의 물질이라도 유전율이 더 높으면 더 많은  전하 를 저장할 수 있기 때문에, 유전율이 높을수록 전기장의 세기가 감소된다. 그래서 높은 유전율을 가진 물질을  축전기 에 넣는  유전체 로 사용하면,  축전기 의  전기 용량 이 커지게 된다.

JFET의 동작원리(1) FET FET 종류중 하나인 JFET 에 대해서 알아보고 또 동작원리에 대해서 살펴보겠습니다 . 앞서 말씀 드렸듯이 FET 의 동작원리는 BJT 와 다릅니다 . JFET 은 위와 같은 모습을 하고 있습니다 . 보시면 하늘색 부분이 N 채널 이라고 적혀있습니다 . P 형 반도체도 있지만 전자 혹은 정공이 전도현상에 참여하게 되는 것은 이 하늘색 부분입니다 . 우선 D 에 (+), S 에 (-) 를 걸어 줍니다 . 그러면 N 채널일 경우 전류는 D -> S 로 흐를 것입니다 . N 채널을 통해서 말이죠 , 이 N 채널 물질은 드레인에서 소스까지의 전류 통로를 제공합니다 . 이 때 흐르는 전류는 N 채널 물질의 저항에 의해서 결정이 될 것입니다 . 게이트부분을 보시면 P 형 반도체로 되어있습니다 . 게이트에 (-) 전압을 인가해보겠습니다 . ( 그러면 게이트와 소스가 연결되어있으므로 + 극은 소스로 넣어지게 됩니다 .) 그리고 보니 이렇게 게이트에 (-), 소스에 (+) 를 걸어주니 다이오드에 PN 접합에서 역방향바이어스랑 똑같은 상황 이군요 ! 또한 드레인의 (+) 와 게이트의 (-) 역시 PN 접합에서 역방향 바이어스가 됩니다 . 네 , 맞습니다 . 이렇게 연결하면 역방향바이어스가 됩니다 . 그러면 공핍층이 커질 테지요 . Depletion Region 이 바로 공핍층입니다 . 이렇게 게이트에 전압을 점점 더 올려주게 되면 공핍층의 두께는 커지게 되어서 서로 맞붙게 됩니다 . 게이트에 (+) 전압이 아닌 (-) 전압을 걸어주어 역방향 바이어스를 만드는 이유는 바로 이 게이트 전압제어로 인한 공핍층의 변화를 주어서 JFET 의 전류를 제어하기 위함입니다 . 위 그림을 보시면 공핍층이 결국 만나게 되는데요 이 두 공핍층이 만나는 것을 핀치오프 라고 합니다 . 그때의 드 레인 전압 VD 를 핀치오프 전압 VP 라고 합니다 . 근데 이상...

MOSFET의 동작영역(2), Enhancement type FET 자 , 오늘의 포스팅 주제는 증가형 MOSFET 의 동작원리의 마지막 , 포화영역 입니다 포화영역은 다룰 부분이 좀 있지만 차근차근 설명해 드리겠습니다 그럼 시작 하겠습니다 ! 위의 그래프를 보시겠습니다 . 그래프에서 점선의 오른쪽 영역이 포화영역입니다 . 포화영역 역시 도통 상태이니 게이트의 전압은 문턱전압보다 큰 값을 가지겠지요 . 이것은 드레인 전압이 채널 형성에 기여하는 게이트 전압보다 큰 경우입니다 . (Vds>Vgs-Vth 인 경우입니다 ) 이 영역에서 드레인 전류는 드레인 전압에 무관하고 게이트 전압에만 영향을 받습니다 . 포화영역에 들어서면 드레인 전류는 일정해는 것을 볼 수 있습니다 . 이 현상을 수식을 통해 접근해 보겠습니다 . Vgs = 10V, Vds =7V 라고 가정합시다 . Vgs = Vg-Vs 로 표현할 수 있으므로 Vds 역시 Vds=Vd-Vs 이겠죠 Vg-Vs=10 과 Vd-Vs=7 을 연립해서 Vs 를 소거하면 Vg-Vd=3 이라는 식이 나옵니다 . 즉 Vgd=3V 이죠 다시 정리하면 Vgs-Vds=Vgd, Vds=Vgs-Vgd 라는 식이 나옵니다 . 여기서 한가지가 생각나네요 증가형 MOSFET 의 경우 문턱전압이 있었지요 ? 문턱전압이 2V 라고 해봅시다 . Vgs 는 고정시킨 상태에서 Vds 를 높여 보면 Vgs=10V, Vds=8V 라면 Vgd=2V 입니다 . Vds 가 증가하면 Vgd 는 점점 낮아져 문턱전압에 도달하는 것을 볼 수 있습니다 . Vgd 의 전장이 감소하여 드레인 채널은 점점 좁아지는 것이죠 결국 채널이 형성된 상태에서 Vgd=Vth( 문턱전압 ) 이 되면 드레인 근처에서 채널이 없어지는 것입니다 . 따라서 드레인 전압은 더이상 드레인 전류의 변화에 영향을 주지 못하게 됩니다 . 그러므로 포화영역에서는 Vds ≥ V...