[반도체소자] 4.Threshold Voltage Roll-off

Thresholod Voltage Roll-off

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문턱 전압 감소 현상(Thresholod Voltage Roll-off)은 MOSFET의 채널 길이가 감소함에 따라 Soure/Drain의 Depletion 영역에 의해 문턱 전압이 조정되는 현상
(MOSFET이 Tunr-on 되기 위해서 Channel 영역이 Depletion → Weak inversion → Strong inversion이 일어나야 하는데, MOSFET의 채널 길이가 짧아지면서 Source/Drain depletion이 채널 영역에서 일어나야하는 (Gate의 영향 없이) Depletion 역할 수행)
→ Threshold voltage drop

Left: Long channel Right: Short channel

♭ Long channel MOSFET
Long channel MOSFET에서도 Source/Drain depletion 영역에 의한 Threshold voltage drop일 발생할 수 있지만 영향이 매우 작기 때문에 무시 가능

(Long channel MOSFET에서도 Threshold voltage roll-off 현상이 발생하지만 Magin을 벗어나지 않은 범위로 무시)
 
♭ Short channel MOSFET
Short channel MOSFET에서는 Source/Drain depletion 영역에 의한 Threshold voltage drop이 발생하고, Threshold voltgae 변화량을 무시할 수 없음

→ V_TH 감소에 따른 V_OV(Overdrive voltage, V_OV=V_GS-V_TH)증가로 I_D 증가 

 
<출처>
Donald A. Neaman, "Semiconductor physics and device" 4th edition.
 

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