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Short-gate SOI MESFET의 문턱 전압 표현 식 도출을 위한 해석적 모델
An Analytical Model for Deriving The Threshold Voltage Expression of A Short-gate Length SOI MESFET 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체, v.45 no.7 = no.373, 2008년, pp.9 - 16  

갈진하 (홍익대학교 전자전기공학부) ,  서정하 (홍익대학교 전자전기공학부)

초록
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본 논문에서는 short-gate SOI MESFET의 문턱전압 도출을 위한 간단한 해석적 모델을 제시하였다. 완전 공핍된 실리콘 채널 영역에서는 2차원 Poisson 방정식을, buried oxide 영역에서는 2차원 Laplace 방정식을 반복법(iteration method)을 이용해 풀어 각 영역 내에서의 전위 분포를 채널에 수직한 방향의 좌표에 대해 5차 다항식으로 표현하였으며 채널 바닥 전위를 구하였다. 채널 바닥 전위의 최소치가 0이 되는 게이트 전압을 문턱 전압으로 제안하여 closed-form의 문턱 전압 식을 도출하였다. 도출된 문턱 전압 표현 식을 모의 실험한 결과, 소자의 구조 parameter와 가해진 bias 전압에 대한 정확한 의존성을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, a simple analytical model for deriving the threshold voltage of a short-gate SOI MESFET is suggested. Using the iteration method, the Poisson equation in the fully depleted silicon channel and the Laplace equation in the buried oxide region are solved two-dimensionally, Obtained poten...

주제어

#SOI(Silicon On Insulator)   #MESFET   #threshold voltage analysis   #short channel effect   #DIBL  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 short-gate SOI MESFET의 문턱 전압 도출에 관한 비교적 간단하고 정확한 해석적 모델을 제안하였다. 기존의 논문들의 경우에 불확실한 가정을 도입하거나 다소 논리적인 비약 및 복잡한 과정을 통해 문턱 전압의 표현 식을 도출한 데 비해 이 논문에서 제안한 해석적 모델은 간단하면서 무리한 가정이 없이 순조로운 논리적 과정을 통해서 문턱 전압의 표현식을 closed form으로 도출하고 있다.
  • 그러나 이들 모델은 다소 두꺼운 buried oxide층을 갖는 소자에 대해서는 도출된 문턱 전압이 부정확해지는 단점을 갖고 있다. 본 논문은 이러한 기존 모델들의 미비점을 극복하며 short-gate SOI MESFET의 문턱 전압을 비교적 정확하면서 간단하게 도출할 수 있는 해석적 모델을 제안하고자 한다.

가설 설정

  • 는 실리콘 몸체의 두께, 么는 buried oxide 층의 두께, 그리고 VGS, VBS, μ屡는 각각 소스를 기준으로 한 게이트 전압, 드레인 전압, 기판(또는 back gate)전압을 나타낸다. short-gate SOI MESFET의 정확하고 간단한 문턱 전압 모델 도출을 위해 실리콘 채널의 도핑 농도가 虹로 균일하고 buried oxide층 내의 공간 전하 밀도는 무시할 수 있으며 실리콘 채널이 비교적 얇아서 sub-threshold 조건에서 완전 공핍되었다고 가정하자. 그러면 실리콘 채널과 buried oxide층 내의 전위 분포는 각각 다음의 2차원 Poisson 방정식과 2 차원 Laplace 방정식을 만족하게 된다.
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