답)오석재씨

좋은 질문입니다. 교안 3b 8페이지에서 위에 있는그림 오른쪽 output characteristics를 다시 봐주기 바랍니다.

외우는 것보다 그림을 그리고 거기에 맞게 이치를 따지면 좋을 것 같군요.

이 output characteristics는 상당히 이상적인 curve를 그린 것이고 실제는 조금 다를 수 있습니다.

우선 ideal 한 output characteristics를보죠.

그림에서 saturation region과 linearregion으로 나누었습니다.

Saturation region지역을 보면 아무리 Vds를증가해도 Ids는 항상 일정하지요?

(이것을 우리는 정전류 source라고 부르고 transistor의 가장 장점 부분이지요. 정전류를 이용한다는 것은회로 설계에서 중요한 부분입니다.)

하지만 Vgs 변화에 따라 Ids값이 증가하는 것을볼 수가 있습니다.

그래서 saturation region에서는 Vds에는independent하고 Vgs에 depenent한 것입니다.

Vth 값은 각 transistor의 도핑상태나 process를 어떻게 했느냐에 따라 + or - Vth값을 가지므로여기는 별로 신경을 안 써도 됩니다.

그럼 왜 saturation이라고 부를까요? Saturation은우리말로 말하면 포화, 더 이상 증가하지 않는다 입니다.

즉 Vds가 증가해도 더 이상 증가하지 않는다 입니다. 그래서saturation이고 물리적으로는 pinch-off 되는부분에서부터 그 이상의 Vds가 증가하면 drain과 pinch-off 끝부분이 역바이어스가 걸리는 것처럼 보이는데 역바이어스가 너무 크게 걸리지 않는 이상 전류의증가에 영향을 주지는 않습니다. 너무 크면 breakdown이됩니다

다음은 linear region부분입니다. 그림에서보듯이 Vds가 증가함에 따라 linear하게 Ids가 증가함을 볼 수가 있습니다. 이 영역은 channel이 막 생기는 부분이고 pinch-off이 되기 전에는이 channel은 한낱 resistor 즉 저항성분과 같습니다. 전압을 증가하면 증가한 만큼 전류가 증가한다. 이것이 linear 의 정의 아니겠습니까?

그래서 linear라고 부르고 channel이 막형성되면서 Vds 증가한 만큼 Ids가 증가하므로 Vds에 dependent하다라고 말 할 수 있습니다.

지금까지는 output characteristics 그림을 보면서 물리적으로 설명을 했고 교안3b 10,11페이지에 관련 식에서도 그렇게 나오는데 식은 되도록 외우지 마시고 일단 그림으로 이해한후 시험 정도 때만 슬쩍 식을 외우면 더 좋을 듯합니다.

지금까지는 이상적인 output characteristics였고 실제로 transistor를 측정하면 saturation region에서 Ids가 Vds에 따라 조금씩 증가하는 경우를 볼 수 있습니다. 이 특성은 주로 back channel leakage current거나short channel인 경우 short channel effect에의해서 그런 경우가 생기는데 이런 경우는 saturation 지역에서 transconductance가 Vds와 Vgs 모두 dependent하는 경우도 있습니다.

이해가 되었으면 좋겠네요.

나머지도 파이팅 바랍니다.