반도체 공학 개론 HW#2

소개

반도체 공학에 대한 전반적인 이해를 위해 몇가지 질문에 대한 답변을 모아놓았습니다.
궁금한 사항을 목차에서 검색하여 이해에 도움을 얻거나 관련 레포트 답변에 활용할 수 있을 것입니다.

목차

1. MOSFET에 있어서 다음을 설명하라.
가. threshold voltage
나. linear region and saturation region
다. transconductance(전달 컨덕턴스)
라. threshold voltage가 중요한 이유
마. FET(Field Effect Transistor)라고 명명한 이유

2. 실리콘 반도체 ingot의 Czochralski 성장법에 있어서 다음을 설명하라.
가. 성장온도
나. dislocation의 생성을 감소시키기 위한 기술
다. single crystal silicon substrate에 주입된 산소의 농도
라. 불순물의 농도를 감소시키는 방법

3. 실리콘 반도체가 반도체의 주된 자리를 차지한 물리적 장점을 설명하여라.
4. Gate Array의 칩 개발 방식에 대해 설명하고, FPGA와 차이점을 비교하라.
5. RAM과 ROM의 동작원리를 비교하라.
6. PC에 들어가는 반도체 제품(칩,소자)의 종류를 가능한 많이 (최대 20종) 적고, 각각의 (동작)역할을 간단히 설명하라.
10. Post PC의 특징을 설명하고, 제품의 사례와 반도체 기술발전과 연계성을 적어라.
11. CDMA 단말기에 들어가는 반도체 제품(칩,소자)의 종류를 가능한 많이 (최대20종) 적고, 각각의 동작역할을 간단히 설명하라.
12. Digital Camera에 사용되는 CCD 소자(이미지센서)의 동작원리를 간략히 설명하라
13. LCD(Liquid Crystal Display) 소자의 동작원리를 간략히 설명하라.

본문내용

1. MOSFET에 있어서 다음을 설명하라.
가. threshold voltage
원래 p형 반도체의 표면에는 p형의 다수캐리어인 정공이 소수캐리어인 전자보다 월등하게 많이 존대하고 있다. 그러나 게이트 전극으로 인하여 발생한 전계는 정공을 안으로 몰아넣고 전자를 끌어당기는 효과를 나타낸다. 이리하여 p형 반도체의 표면은 전자가 우세한 n형 영역으로 바뀌는 셈이다.
이와 같이 표면에 유기된 전자층을 반전층(inversion layer)이라고 한다. 표면의 전자층 밑에는 게이트에 인가된 전계에 따라 전자들이 떠나간 자리에 양이온들이 남게 되어 공간전하층이 형성되고 그 밑이 원래의 p형 영역으로 된다.
MOSFET에서는 게이트 전압에 의해서 발생하는 전자층이 n+의 드레인과 소스사이의 전도채널을 형성하는 것이다. 이러한 전도 채널을 발생케 하는데 필요한 게이트 전압을 임계전압(threshold voltage : V+)또는 핀치오브 전압이라고 한다.
나. linear region and saturation region
그림에서 출력 특성을 살펴보자. 만약 이 트랜지스터에서 베이스에 +전압을 인가한다면 즉, B-Erks에 역 바이어스를 인가한 경우이다. 이때 +방향의 IB가 베이스에 흐르지만 거의 IB=0이 되므로 IB=0의 선이 된다. 이때 트랜지스터는 전혀 동작하지 않을 것이다. (차단영역)
그러면 반대로 그림에서 IB=-100uA 정도가 흐르면 어떻게 될까? 부하선과 특성곡선은 D점에서 교차하고 그 이상 IB를 증가시킬 수 없게 된다.
이 D점에서는 IB에 60uA 이상 흐르도록 할 경우, 반드시 이 점에서 동작하므로 완전히 증폭하지 못하는 것이다.
이는 입력이 매우 커서 출력의 전원을 전부 사용해도 부족한 경우이다. 즉, 과식한 경우와 마찬가지가 된다. 이를 ‘포화상태’라 하며 컬렉터 접합은 전압이 부족하여 역바이어스가 인가되지 못하는 것이다.

참고자료

· 없음