가변 게이트 전압 회로를 적용하여 온-저항의 변화가 작은 Back-To-Back 구조 MOSFET 기반 매트릭스 스위치 (A Matrix Switch based on Back-To-Back Structure MOSFET with Small Change of On-resistance by Applying Variable Gate Voltage Circuit)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 59권 / 8호 / 77 ~ 89페이지
· 저자명 : 이나혁, 김성종

초록

N-MOSFET은 게이트-소스 전압에 의해 고유의 내부 저항인 온-저항이 변한다. Back-To-Back 구조로 연결된 N-MOSFET은 입력 전압에 따라 소스 전압이 변하기 때문에 온-저항이 항상 일정하지 않다. 본 논문에서 제안하는 가변 게이트 전압 회로를 적용하면 MOSFET 소스 전압에 따라 게이트 전압을 조절하기 때문에 게이트-소스 전압을 항상 일정하게 유지한다. 그러므로 MOSFET은 안정된 Turn-on/off 동작을 하게 된다. 시뮬레이션을 통해 Turn-on 상태일 때 MOSFET 스위치의 저항값은 약 4.02618mΩ, Turn-off 상태일 때 최소 25MegΩ을 확인하였다. 이 MOSFET 스위치 구조를 기반으로 매트릭스 스위치를 설계하고, 시뮬레이션을 통해 각 MOSFET 스위치의 저항값은 위치(행/열)와, 연결된 개수에 상관없이 모두 동일한 4.02618mΩ을 확인하였다. 그리고 온도가 10℃ 증가할 때마다 저항값이 약 0.1mΩ ~ 0.16mΩ 증가하는 것을 확인하였다.

영어초록

In an N-MOSFET, the on-resistance, which is an inherent internal resistance, is changed by the gate-source voltage. In N-MOSFETs connected in a back-to-back structure, the on-resistance is not always kept constant because the source voltage changes according to the input voltage. When the variable gate voltage circuit proposed in this paper is applied, the gate-source voltage is always kept constant because the gate voltage is adjusted according to the MOSFET source voltage. Therefore, the MOSFET performs a stable Turn-on/off operation. Through simulation, it was confirmed that the resistance value of the MOSFET switch in the turn-on state is about 4.02618mΩ, and in the turn-off state, the resistance value is at least 25MegΩ. A matrix switch was designed based on this MOSFET switch structure, and through simulation, the resistance value of each MOSFET switch was confirmed to be the same 4.02618mΩ regardless of the position(row/column) and the number of connections. And it was confirmed that the resistance value increases by about 0.1mΩ to 0.16mΩ each time the temperature increases by 10℃.

참고자료

· 없음