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제안 방법
- 공통으로 리셋전압은 delay time=30 (is, falling time=l ns, upper time=l ns, width=10 “s, period=100 仰 으로 셋팅하였으며, 5V 전압환경 아래에서 구동하였다.
- 본 절에서는 앞서 제작한 포토다이오드의 모델을 NMOS 와 포토다이오드 및 리셋 전원으로 구성된 간단한 회로 구성에 대하여 광의 세기와 시간에 따른 특성을 SPICE 시뮬레이션 결과와 메디치의 mixed mode 시뮬레이션 결과를 비교함 으로서 제작된 포토다이오드 모델의 SPICE 응용 가능성을 검증한다. 광의 세기는 해질녘, 실내, 별빛에 따른 동작을 분석해 보았다. 그림 8은 포토다이오드 전압회로에 여러 종류의 빛이 입사되는 것을 보여주는 모습이며, 그림 9는 포토다이오드 구조와 회로의 개념도를 나타낸 그림이다.
- 5㎛ 공정은 본 논문 에서 사용하는 N+/Pwell 다이오드에 대한 포토다이오드의 SPICE모델이나 측정된 수광 특성을 제공하지 않는다. 그러므로 본 논문 에 서는 소자 시뮬레이터인 메디치를 이용하여 입사광의 세기에 따른 광전류 특성을 확보하고 SPICE 시뮬레이션에서 활용하기 위한 SPICE용 포토다이오드 모델을 개발하였으며, 그 결과를 검증하기 위하여 포토다이오드와 NM0S로 구성된 시험용 회로구조에 대하여 메디치의 mixed mode 시뮬레이션 결과와 SPICE 시뮬레이션 결과를 비교하였다.
- 1 以는 1 劉/ 血에 해당하는 빛의 세기이며, 500 讴는 500 削/cnf에 해당되는 빛의 세기와 동일하다. 또한 pdl, pdw을 조절하여 포토다이오드 수광 부분의 면적을 조절 할 수 있도록 하였다.
- 본 논문에서는 저전압 CMOS 이미지센서 회로를 위한 포토다이오드 모델링과 픽셀 모델링을 실시하고 메디치 시뮬레이션을 통해서 설계 툴 시뮬레이션인 케이던스와 비교 분석하였다. 1 « 500 « 10000 源/ erf 3가지 종류의 빛에 따른 메디치 상에서 포토다이오드의 전압변화 시뮬레이션 결과와 모델링 한 포토다이오드 심볼을 이용한 케이던스 시뮬레이션 결과를 비교해 보면 시뮬레이션 상에서 제작 된 포토다이이오드의 심볼이 실제 포토다이오드와의 특성이 거의 유사하다는 것을 증명한다.
- 새롭게 구현한 포토다이오드의 SPICE 모델 에 의한 광전류 특성과 소자 시뮬레이터 로부터 얻은 광전류 특성이 동일한 특성을 갖는지 시뮬레이션 해보았으며, 그림 6에서 보듯이 포토다이오드(pdl = le-6 m, pdw = le-6m)에 Vdc 전압원을 이용하여 1 “V ~ 1 V 까지 전압을 인가하였을 경우 흐르는 로그 스케일로 전류량을 측정하였다.
- 이미지 센서에 필수적으로 요구되는 포토다이오드는 외부의 빛의 세기에 따라 전류의 흐름이 결정되는 소자로써, 외부의 빛을 받아들이는 수광소자이다'51. 현재 반도체 설계 툴에 포토다이오드 라이브러리가 제공되지 않으므로 본 논문에서는, 실질적으로 동작하는 포토다이오드의 동작 특성을 파라미터에 첨가 하여 새로운 심볼을 생성, 이미지 센서 픽셀에 적용 가능한 포토다이오드 모델을 구현하였으며, 소자분석 시뮬레이션 프로그램인 메디치(Medici)를 이용하여 특성을 비교 분석하였다.
- 현재 반도체 설계 툴에 포토다이오드 라이브러리가 제공되지 않으므로 본 논문에서는, 실질적으로 동작하는 포토다이오드의 동작특성을 파라미터에 첨가 하여, 새로운 심볼을 생성하여 이미지 센서 픽셀에 적용 가능한 포토다이오드 모델을 구현 한다. 회로 시뮬레이션에서 포토다이오드의 수광 특성을 고려하기 위하여 입사광의 세기를 입력 전압으로 고려하고 그 입사광에 의한 광전류를 VCCS(Voltage-controlled current source)로 모델링 하였다.
- 현재 반도체 설계 툴에 포토다이오드 라이브러리가 제공되지 않으므로 본 논문에서는, 실질적으로 동작하는 포토다이오드의 동작특성을 파라미터에 첨가 하여, 새로운 심볼을 생성하여 이미지 센서 픽셀에 적용 가능한 포토다이오드 모델을 구현 한다. 회로 시뮬레이션에서 포토다이오드의 수광 특성을 고려하기 위하여 입사광의 세기를 입력 전압으로 고려하고 그 입사광에 의한 광전류를 VCCS(Voltage-controlled current source)로 모델링 하였다. 그러한 NVpwell 포토다이오드의 다이오드 모델의 주요 파라미터 는 기존의 5 V NM0S와 BJT 소자로부터 차용하였다.
대상 데이터
- 회로 시뮬레이션에서 포토다이오드의 수광 특성을 고려하기 위하여 입사광의 세기를 입력 전압으로 고려하고 그 입사광에 의한 광전류를 VCCS(Voltage-controlled current source)로 모델링 하였다. 그러한 NVpwell 포토다이오드의 다이오드 모델의 주요 파라미터 는 기존의 5 V NM0S와 BJT 소자로부터 차용하였다. 아래의 내용 표 1은 새롭게 추가 된 포토다이오드 subcircuit 모델을 보여준다.
이론/모형
- 5. Image sensor photodiode equivalence circuit model which newly embodied New photodiocle symbol was made using Medici and Cadence Schematic Composer.
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