실리콘 기반의 N채널 증가형 MOSFET 구동 시에 더 많은 드레인 전류 값을 얻는 방법은? (단, 트랜지스터는 포화영역에서 동작한다)
2017년 국가직 9급 전자공학개론 17번
2017년도 시행 • 17번 문항
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정답: 1번
■ 1단계: 포화 영역 MOSFET 드레인 전류 수식
• 포화 영역에서 N채널 MOSFET의 드레인 전류 공식:
$$I_D = \frac{1}{2}\mu_n C_{ox}\frac{W}{L}(V_{GS} - V_{th})^2$$
- $\mu_n$: 전자 이동도
- $C_{ox} = \frac{\epsilon_{ox}}{t_{ox}}$: 단위 면적당 산화막 커패시턴스 ($\epsilon_{ox}$: 유전율, $t_{ox}$: 산화막 두께)
- $W, L$: 채널 폭 및 채널 길이 (전극 간격)
■ 2단계: 드레인 전류 증가 조건 검토 (보기 판별)
• ①번: 산화막 두께 $t_{ox}$를 줄이면 $C_{ox}$가 증가하여 드레인 전류 $I_D$가 증가합니다. (①번 옳은 방법)
• ②번: 전극 간격(채널 길이 $L$)을 길게 하면 $I_D$는 반비례하여 감소합니다.
• ③번: 유전율 $\epsilon_{ox}$이 낮아지면 $C_{ox}$가 작아져 $I_D$가 감소합니다.
• ④번: 전자 이동도 $\mu_n$가 낮아지면 $I_D$가 감소합니다.
■ 최종 결과:
• 더 많은 드레인 전류를 얻는 방법은 ①번
• 포화 영역에서 N채널 MOSFET의 드레인 전류 공식:
$$I_D = \frac{1}{2}\mu_n C_{ox}\frac{W}{L}(V_{GS} - V_{th})^2$$
- $\mu_n$: 전자 이동도
- $C_{ox} = \frac{\epsilon_{ox}}{t_{ox}}$: 단위 면적당 산화막 커패시턴스 ($\epsilon_{ox}$: 유전율, $t_{ox}$: 산화막 두께)
- $W, L$: 채널 폭 및 채널 길이 (전극 간격)
■ 2단계: 드레인 전류 증가 조건 검토 (보기 판별)
• ①번: 산화막 두께 $t_{ox}$를 줄이면 $C_{ox}$가 증가하여 드레인 전류 $I_D$가 증가합니다. (①번 옳은 방법)
• ②번: 전극 간격(채널 길이 $L$)을 길게 하면 $I_D$는 반비례하여 감소합니다.
• ③번: 유전율 $\epsilon_{ox}$이 낮아지면 $C_{ox}$가 작아져 $I_D$가 감소합니다.
• ④번: 전자 이동도 $\mu_n$가 낮아지면 $I_D$가 감소합니다.
■ 최종 결과:
• 더 많은 드레인 전류를 얻는 방법은 ①번