증가형 n-채널 MOSFET의 문턱전압에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
2018년 국가직 9급 전자공학개론 14번
2018년도 시행 • 14번 문항
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정답: 2번
■ 1단계: MOSFET 문턱전압($V_{th}$)의 물리적 종속 변수 검토
• 기판 도핑 농도($N_A$): 도핑 농도가 높을수록 반전층 형성에 필요한 게이트 공핍 전하량이 커져 문턱전압이 증가합니다 (①번 옳은 설명).
• 짧은 채널 효과(Short-Channel Effect): 채널 길이($L$)가 짧아지면 소스/드레인 접합부 공핍 영역의 전하 분담(Charge Sharing)으로 인해 문턱전압이 감소합니다 (③번 옳은 설명).
• DIBL(드레인 유도 장벽 감소) 효과: 드레인-소스 전압($V_{DS}$)이 증가하면 채널 장벽이 낮아져 문턱전압이 감소합니다 (④번 옳은 설명).
■ 2단계: 좁은 채널 효과(Narrow-Channel Effect) 분석 (보기 ② 판별)
• 채널 폭($W$)이 좁아질수록 채널 양쪽 가장자리의 프린징 전기장(Fringing Field)에 의해 추가적인 공핍 전하가 형성됩니다.
• 따라서 동일한 반전층을 유도하기 위해 더 큰 게이트 전압이 요구되므로, 채널 폭이 좁아질수록 문턱전압은 **증가**합니다.
• 따라서 "문턱전압은 감소한다"는 설명은 옳지 않습니다 (②번 옳지 않음).
■ 최종 결과:
• 옳지 않은 설명은 ②번
• 기판 도핑 농도($N_A$): 도핑 농도가 높을수록 반전층 형성에 필요한 게이트 공핍 전하량이 커져 문턱전압이 증가합니다 (①번 옳은 설명).
• 짧은 채널 효과(Short-Channel Effect): 채널 길이($L$)가 짧아지면 소스/드레인 접합부 공핍 영역의 전하 분담(Charge Sharing)으로 인해 문턱전압이 감소합니다 (③번 옳은 설명).
• DIBL(드레인 유도 장벽 감소) 효과: 드레인-소스 전압($V_{DS}$)이 증가하면 채널 장벽이 낮아져 문턱전압이 감소합니다 (④번 옳은 설명).
■ 2단계: 좁은 채널 효과(Narrow-Channel Effect) 분석 (보기 ② 판별)
• 채널 폭($W$)이 좁아질수록 채널 양쪽 가장자리의 프린징 전기장(Fringing Field)에 의해 추가적인 공핍 전하가 형성됩니다.
• 따라서 동일한 반전층을 유도하기 위해 더 큰 게이트 전압이 요구되므로, 채널 폭이 좁아질수록 문턱전압은 **증가**합니다.
• 따라서 "문턱전압은 감소한다"는 설명은 옳지 않습니다 (②번 옳지 않음).
■ 최종 결과:
• 옳지 않은 설명은 ②번