다음 그래프는 특정 소자의 인가전압에 따른 커패시턴스의 저주파 특성과 고주파 특성을 나타낸 것이다. 이 그래프와 같은 특성을 갖는 소자는? (단, 축적과 공핍 상태에서는 저주파와 고주파의 특성이 같다)
2015년 국가직 9급 전자공학개론 10번
2015년도 시행 • 10번 문항
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정답: 1번
■ 1단계: MOS 커패시터의 C-V 특성 곡선 분석
• 축적(Accumulation) 영역:
- 양(+)의 게이트 전압에서 다수 캐리어가 절연막 표면으로 모여 최대 커패시턴스 $C_{ox}$를 나타냅니다.
- 양(+)의 전압에 다수 캐리어가 축적되는 반도체는 전자가 다수 캐리어인 n형 기판입니다.
• 반전(Inversion) 영역:
- 음(-)의 전압이 인가될 때 소수 캐리어(정공)에 의한 반전층이 형성됩니다.
- 저주파에서는 소수 캐리어가 교류 신호에 반응하여 커패시턴스가 $C_{ox}$로 복원되지만, 고주파에서는 소수 캐리어의 생성/재결합 속도 한계로 인해 낮은 커패시턴스 최솟값을 유지합니다.
■ 2단계: 소자 판별
• 양(+)의 전압에서 축적층이 형성되고 음(-)의 전압에서 반전층 및 고주파/저주파 특성 차이가 나타나므로 n형 MOS 커패시터의 C-V 특성 곡선입니다.
■ 최종 결과:
• 해당 소자는 n형 MOS 커패시터 (①번)
• 축적(Accumulation) 영역:
- 양(+)의 게이트 전압에서 다수 캐리어가 절연막 표면으로 모여 최대 커패시턴스 $C_{ox}$를 나타냅니다.
- 양(+)의 전압에 다수 캐리어가 축적되는 반도체는 전자가 다수 캐리어인 n형 기판입니다.
• 반전(Inversion) 영역:
- 음(-)의 전압이 인가될 때 소수 캐리어(정공)에 의한 반전층이 형성됩니다.
- 저주파에서는 소수 캐리어가 교류 신호에 반응하여 커패시턴스가 $C_{ox}$로 복원되지만, 고주파에서는 소수 캐리어의 생성/재결합 속도 한계로 인해 낮은 커패시턴스 최솟값을 유지합니다.
■ 2단계: 소자 판별
• 양(+)의 전압에서 축적층이 형성되고 음(-)의 전압에서 반전층 및 고주파/저주파 특성 차이가 나타나므로 n형 MOS 커패시터의 C-V 특성 곡선입니다.
■ 최종 결과:
• 해당 소자는 n형 MOS 커패시터 (①번)