Body effect에 대해 알아보자

"Body effect"

 

 

 

Body effect에 대해 알아보기 전에 MOSFET의 구조를 한 번더 살펴보자.

MOSFET은 Gate, Source, Drain, Body으로 구성된 4단자 소자이다.

 

보통 Body를 제외한 나머지로 구성된 3단자 소자로 알고 있는데 헷갈리지 않도록 하자. 왜 3단자 소자로 알고 있는 경우가 많냐면 Body를 특별히 신경쓰지 않기 때문이다. Body를 기본으로 접지 시켜서 그런 것 같다.

 

다시 본론으로 돌아와서,

 

Body effect에서 Body는 몸체, 기판을 의미하며, Body effect의 또 다른 말은 기판효과, 몸체효과라고 한다.

그리고 Vth modulation이라고도 한다. 

 

Vth modulation을 해석하면 '문턱전압 변조'로 해석할 수 있는데 기판에 (-)전압을 걸면 문턱전압이 높아지고 (-)전압을 감소시키면 문턱전압이 낮아진다.

 

즉, Body effect를 부르는 용어는 다양하지만 의미는 큰 틀을 벗어나지 않는 것을 알 수 있다.

 

 

 

기판에 (-)전압을 걸면 문턱전압이 높아지고 (-)전압을 감소시키면 문턱전압이 낮아지는 이유에 대해 살펴보면

 

사진 출처 : sk하이닉스 블로그

 

이해하기 쉽게 순차적으로 보면

 

1) 기판의 (-)전압으로 hole들이 몰려들게 된다.

2) hole의 밀도가 기판의 아랫부분에 밀집 된다.

3) n-channel의 전자 밀집도는 더욱 높아진다.

4) 양쪽의 source와 drain의 junction이 역 바이어스 되어 depletion의 영역이 넓어진다.

5) 소스 단자에는 0V가 인가되어 source와 기판과의 전압은 drain과 기판보다 작기 때문에 source 쪽의 depletion의 두께는 작다.

6) drain 쪽의 depletion 두께는 두껍다.

 

결과적으로, channel의 두께가 두꺼워져서 Vth가 미세하게 낮아지는 효과가 있지만, drain의 depletion이 두꺼워져서 Vth가 높아지기 때문에 결국 body에 (-)전압을 인가하면 Vth가 높아지게 된다.