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아주대학교 반도체실험 MOSFET 보고서, 측정데이터 (김상배 교수님 A+)

1. 실험 목표 - MOSFET의 전류 전압 특성을 직접 측정, 분석하여 SPICE 모델 변수를 추출한 다음, SPICE 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 비교함으로써 추출된 변수의 타당성을 검증한다. 또한 SPICE 모델 변수들이 소자 특성에 미치는 영향을 분석해본다.- 이 과정을 통하여 MOSFET의 특성 및 동작원리를 깊이 있게 이해함으로써 반도체 소자 특성 분석 설계 능력을 배양한다.2. MOSFET SPICE Model 이 실험에서 사용하는 LEVEL 1 MOSFET 모델은 복잡한 물리적 현상을 무시하고 트랜지스터의 동작 원리를 간단한 몇 개의 변수로서 기술한다. LEVEL 1 MOSFET 모델은 해석적으로 MOSFET이 내장된 회로를 분석하는데 주로 사용한다.다음은 LEVEL 1 MOSFET 모델에서 가정하는 내용이다.- Source에서 Drain 영역까지 문턱전압은 일정하다.- 채널 내에서 Mobility는 일정하다.- Gate-Source의 전위차가 문턱전압 이하이면 Drain 전류는 0이다.< 중 략>3. MOSFET 기본 이론 MOSFET는 MOS 트랜지스터라고도 불리는 능동소자로서 그 구조의 집적회로에 응용할 때 얻을 수 있는 높은 집적도로 인하여 특히 디지털 회로에서 주된 소자로 널리 사용되고 있다. 실제로 MOSFET는 BJT보다 먼저인 1930년대에 그 기본적인 구조가 제안되었으나 안정된 실리콘과 산화층의 계면특성을 제공하는 Planar 공정기술이 나오기까지 그 실용화가 지연되었다. MOS 구조는 그 명칭에서 알 수 있는 바와 같이 실리콘 위에 절연층인 산화막이 있고 다시 그 위에 금속층이 있는 구조를 의미하며, MOSFET에서 뿐만이 아니라 모든 Planar 공정의 기본적인 구조라 할 수 있다. MOS 스위칭 동작 특성을 결정하는 첫 번째 변수는 문턱전압 이다. 이는 MOS가 전도하기 시작하는 turn-on 전압으로 정의한다. Gate에 (+) 전압을 인가하다 보면 어느 순간 oxide 밑에 electron이 모여 channel이 형성되어 전류가 흐를 수 있게 된다.

공학/기술| 2019.03.15| 28페이지| 2,000원| 조회(735)

아주대학교, 아주대, Short channel effect, 반도체실험, 실바코, silvaco

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아주대학교 반도체실험 bjt 보고서, 측정데이터 (A+)

1. 실험 목표- NPN BJT의 전류 전압 특성을 직접 측정, 분석하여 SPICE 모델 변수를 추출한 다음, SPICE 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 비교함으로써 추출된 변수의 타당성을 검증한다. 또한 SPICE 모델 변수들이 소자 특성에 미치는 영향을 분석해본다. - 이 과정을 통하여 BJT의 특성 및 동작원리를 깊이 있게 이해함으로써 반도체 소자 특성 분석 설계 능력을 배양한다.- BJT의 전기적 DC특성을 반도체 소자분석기를 이용하여 측정하고 이를 바탕으로 등가회로변수를 추출한다. 추출된 변수를 이용하여 SPICE 시뮬레이션을 수행하고 이를 실제 측정값과 비교한다.2. BJT SPICE Model○ Gummel-poon 등가회로 ModelGummel-Poon 등가회로 모델은 SPICE 등 회로 시뮬레이션에 가장 널리 사용되는 BJT 모델이다. Gummel-Poon 등가회로는 Gummel 및 poon에 의하여 charge-based 모델을 이용하여 이론적으로 바이어스 전압과 전류의 관계를 유도하고 이에 근거하여 복잡한 트랜지스터의 동작모델을 기술하는 변수 값을 추가하여 이루어져 있다.<중 략>위의 그래프는 base-emitter는 순방향 바이어스를 인가하고, 각각의 증가된 에 대해 을 증가시키며 얻은 의 그래프이다. 전류가 갑자기 증가하는 초반부는 Saturation region, 전류가 매우 천천히 증가하는 부분은 Active region 이다. Saturation region에서 갑자기 전류가 증가하는 이유는 Base-emitter에 순방향 바이어스를 걸고, base-collector도 순방향 바이어스이기에 emitter와 collector에서의 electron의 흐름의 방향이 반대이다. 이것은 소수 반송자 기울기를 작게 만든다. 따라서 전류가 작다. 그러나 을 증가시키면 collector로부터 base로 흐르는 electron의 수가 줄어들게 된다. 이 과정에서 소수 반송자 기울기는 점점 증가한다.

공학/기술| 2019.03.15| 42페이지| 2,000원| 조회(533)

BJT, 아주대학교, 아주대, 반도체실험, 반실

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아주대학교 반도체실험 PN다이오드 보고서, 측정데이터 (A+)

1. 실험 목표- 다이오드의 전류 전압 특성을 직접 측정, 분석하여 SPICE 모델 변수를 추출한 다음, SPICE 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 비교함으로서 추출된 변수의 타당성을 검증한다. 또한 SPICE 모델 변수들이 소자 특성에 미치는 영향을 분석해본다.- 이 과정을 통하여 다이오드의 특성 및 동작원리를 깊이 있게 이해함으로써 반도체 소자 특성 분석 설계 능력을 배양한다.2. 다이오드의 I-V 특성 측정 및 파라미터 추출2.1 상온(293K)에서의 3가지 다이오드 2.1.1 1N4004 diode2.1.2 Si pin diode 2.1.3 Connected diode transistor (NPN)<중 략>- 측정값 분석 :위의 그래프는 1N4004 Diode를 전압에 따른 전류를 측정한 것이다. Linear scale을 보면 1N4004 Diode는 0.7V 근처에서 구동전압을 가진다. 다이오드가 ON/OFF 되는 동작을 보인다. 이후 전압이 증가할수록 전류가 기하급수적으로 증가한다.Forward bias일 때, 총 전류는 Recombination Current와 Ideal diffusion Current , high level injection Current의 합이다.낮은 Forward bias일 때, Depletion Region에 있던 Hole-Electron pair가 빠져나가 부족해진 Hole-Electron pair를 보충하기 위해 Depletion Region 밖에서 Hole-Electron pair가 보충된다. 이 과정에서 Recombination current가 Ideal diffusion Current보다 지배적이게 되어서 Ideal Current보다 많이 흐르게 된다. 그러나 위의 그래프에서는 초반에 N=2인 구간이 없어서 Recombination Current가 지배적인 구간을 찾을 수 없었다.

공학/기술| 2019.03.15| 71페이지| 2,000원| 조회(1,068)

아주대학교, 아주대, 반도체실험, pn다이오드, 반실

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아주대학교 반도체실험 기말프로젝트 보고서, 측정 데이터 (A+)

Purpose-To become a good engineer with the ability to handle simulations-To test our knowledge about semiconductor engineering-To understand the difference between theory and simulation-To understand the fabrication process learned in the IC process-To implement the actual MOSFET-To study the non-ideal elements of short channel MOSFET

공학/기술| 2019.03.13| 82페이지| 5,000원| 조회(1,316)

아주대학교, 아주대, 반도체실험, ITRS, 실바코, silvaco, 반실, 90nm

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