High frequency, 즉 고속으로 MOSFET 을 동작시킬 때 중요하게 고려해야 하는 것이 있는데요. 바로 MOSFET 의 parasitic cap 입니다. MOSFET 은 p-substrate/n-substrate 위에 doping 해서 만드는 특성 상 불가피하게 pn junction 으로 인한 parasitic cap 이 생깁니다. 이는 MOSFET 의 length 와 width 에 dependent 하게 생기죠. 위는 MOSFET 의 단면도입니다. 단면도에서 보면 p-sub 과 n+ doping 간의 p-n junction 부분에서 parasitic cap 이 생기는 것을 볼 수 있습니다. 또한 n+ 와 p+ 채널이 생기게 되면 채널과 p-sub 간에도 parasitic cap 이 생기게 되..

The most basic device in electronics is the MOSFET. MOSFET is a device used in numerous circuits such as amplifiers, op amps, and inverters, and can be considered a basic device for semiconductors. Originally, when learning electronic engineering, you first learn about BJTs and pn junctions, but since electronic engineering mainly deals with MOSFETs, I will skip them. First, let's use a simple a..

MOSFET 이나 amplifier, 회로 분석을 할 때 small-signal model을 그려 분석하는 경우가 많습니다. small-signal model은 회로 분석을 할 때 아주 강력한 도구죠. 사실 small-signal을 완벽히 이해하기 위해서는 linear 영역에 대해 이해를 하고 있어야 합니다. 먼저 small signal model에서 ac ground 에 대해 다뤄보겠습니다. Small signal model 에서 ground 표시가 된 부분은 모두 ac ground 입니다. 여기서 ac ground의 의미는 ac 적으로 어떠한 signal 도 움직이지 않는다는 의미로, 오직 dc 성분만 갖고있다고 가정하는 겁니다. ac 성분이 없기 때문에 ac 성분만 분석하는 small signal ..

오늘은 MOSFET의 설계에서 실제 반도체로 찍어졌을 때 고려해야하는 효과들에 대해 알아보겠습니다. 이러한 효과들은 회로 시뮬레이션 결과로는 나오지 않는 것들이기 때문에 꼭 알아내서 설계를 해야 미연에 문제들을 방지할 수 있습니다. 이러한 효과들을 무시하고 설계하고 레이아웃을 그리는 것은 지난 우리 선배들의 실수를 무시하고 똑같이 반복하겠다는(?) 매우 안 좋은 생각이지요 먼저 Well proximity effect 입니다. 실제로는 어떤 공정을 이용하는 지에 따라 well 과 oxide metal 을 만드는 순서가 다릅니다. Etch 와 Photo 의 순서는 실제로 어느 파운드리 공정을 이용하느냐에 따라 그 순서가 다르죠. 하지만 일반적으로 nwell 을 만들기 위해서는 nwell 을 만들기 위한 곳을..

회로 해석을 하는 데 있어서 한 개의 작은 블락은 대신호 모델에서 small signal parameter를 구하는 방법으로 해석할 수 있습니다. 하지만 Transmitter 나 Receiver 그리고 다른 여러 개의 블락이 합쳐진 회로에서는 일일이 하나의 소신호를 구할 수 없습니다. 각 블락의 gain 과 dynamic range 등을 파악하고 이를 제어공학에서 배운 방법을 통해 해석합니다. 하지만 이 제어공학의 전제에는 아주 중요한 전제가 깔려있는데요, 그것은 바로 각 블락이 linear하다는 전제입니다. 그렇다면 Linear하다는 것은 무슨 뜻일까요? 어떤 시스템이 linear 하다는 것은 input 에 따라 output 이 linear 하게 변하는 것을 의미합니다. (a) model 을 보면 in..

Current mirror는 amplifier 등의 회로에서 원하는 current를 흘려주기 위해서 필수적인 회로입니다. 회로를 설계하는 관점에 있어서 전류의 관점에서 혹은 전압의 관점에서 설계를 하게 되는데, 실제로는 기준을 잡아주기에 전류가 더 편하기 때문이죠. 예를 들어서 회로 안에서 0.5V의 전압을 만들어주는 경우를 생각해보겠습니다. 0.5V 의 전압을 만들기 위해서는 회로 밖에서 0.5V의 전압을 직접 걸어주어도 되고, 혹은 1V의 전압을 걸어 resistor를 사용해 voltage dividing 을 해도 됩니다. 반면에 current 같은 경우에는 current mirror를 사용하죠. 일반적으로 amplifier를 설계할 시에 branch에 흐르는 current 값을 정해 설계하는데 이를..

전 글에서도 다뤘다시피 우리는 대부분의 상황에서 mosfet이 saturation region에서 동작하길 원합니다. Saturation region에서 DC analysis를 해서 ac parameter를 구하고 이 parameter들을 이용해 small-signal analysis를 하게 됩니다. 특히 amplifier를 설계 시 회로의 gain을 구할 때 이 분석을 많이 하게 되죠. 일반적으로 mosfet은 input과 output이 어디냐에 따라 Common-source, Common-gate, Source-follower 로 나누어서 분석합니다. 1. Common-source 일반적으로 common-source 는 input을 gate에서 주고 output을 drain에서 받는 형태를 의미합니다..