그림과 같은 MOS 커패시터의 게이트 단자에 전압을 (-)에서부터 시작하여 (+)로 인가할 때, 게이트 하단의 반도체 영역에서 일어나는 전기현상을 순서대로 표시한 것 중 옳은 것은?
2009년 국가직 9급 전자공학개론 20번
2009년도 시행 • 20번 문항
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정답: 3번
■ 1단계: 게이트 전압 변화에 따른 p형 기판 표면의 전하 거동 분석
• 음(-)의 전압 영역 (축적, Accumulation):
- 게이트에 음전압이 인가되면 기판의 다수 캐리어인 정공이 산화막 계면으로 끌려와 축적됩니다.
• 작은 양(+)의 전압 영역 (공핍, Depletion):
- 전압이 양으로 증가하면 계면의 정공이 기판 내부로 밀려나고 음이온화된 억셉터 고정 전하만 남아 공핍층을 형성합니다.
• 문턱 전압($V_{th}$) 근처 (약반전/반전, Inversion):
- 전압이 더 증가하면 소수 캐리어인 전자가 계면에 유인되어 얇은 전자층(반전층)을 형성하기 시작합니다.
• 문턱 전압 초과 영역 (강반전, Strong Inversion):
- 전압이 충분히 큰 양전압이 되면 전자 채널의 농도가 기판 원래의 정공 농도 이상으로 높아져 완전한 전도 채널을 형성합니다.
■ 2단계: 상태 전이 순서 결정
• 전압을 (-)에서 (+)로 점진적으로 인가할 때 나타나는 전기현상의 순서는 다음과 같습니다:
축적 > 공핍 > 반전 > 강반전
■ 최종 결과:
• 올바른 순서는 ③번
• 음(-)의 전압 영역 (축적, Accumulation):
- 게이트에 음전압이 인가되면 기판의 다수 캐리어인 정공이 산화막 계면으로 끌려와 축적됩니다.
• 작은 양(+)의 전압 영역 (공핍, Depletion):
- 전압이 양으로 증가하면 계면의 정공이 기판 내부로 밀려나고 음이온화된 억셉터 고정 전하만 남아 공핍층을 형성합니다.
• 문턱 전압($V_{th}$) 근처 (약반전/반전, Inversion):
- 전압이 더 증가하면 소수 캐리어인 전자가 계면에 유인되어 얇은 전자층(반전층)을 형성하기 시작합니다.
• 문턱 전압 초과 영역 (강반전, Strong Inversion):
- 전압이 충분히 큰 양전압이 되면 전자 채널의 농도가 기판 원래의 정공 농도 이상으로 높아져 완전한 전도 채널을 형성합니다.
■ 2단계: 상태 전이 순서 결정
• 전압을 (-)에서 (+)로 점진적으로 인가할 때 나타나는 전기현상의 순서는 다음과 같습니다:
축적 > 공핍 > 반전 > 강반전
■ 최종 결과:
• 올바른 순서는 ③번