§1
실험 개요
MOSFET은 디지털·아날로그 IC의 가장 기본 소자다. ID-V_GS·ID-V_DS 특성으로 문턱전압 Vth와 트랜스컨덕턴스 gm을 결정한다.
§2
이론 배경
동작 영역
차단(VGS < Vth): ID = 0. 트라이오드(VDS < VGS − Vth): ID ∝ VDS. 포화(VDS ≥ VGS − Vth): ID = (1/2)μCox(W/L)(VGS − Vth)².
트랜스컨덕턴스
gm = ∂ID/∂VGS. 포화 영역에서 gm = μCox(W/L)(VGS − Vth) = √(2μCox(W/L)ID).
§3
실험 장치 및 시약
- — n-채널 MOSFET (예: 2N7000)
- — DC 전원장치 2대
- — 디지털 멀티미터
§4
실험 절차
- 1.VDS = 5 V 고정, VGS를 0~5 V 변화시켜 ID 측정 → ID-V_GS.
- 2.VGS = 3, 4, 5 V 각각 고정, VDS를 0~10 V 변화시켜 ID 측정 → ID-V_DS.
§5
데이터 처리
ID-V_GS에서 √ID vs VGS 직선 외삽 → x절편 = Vth. ID-V_DS의 포화 영역 기울기에서 채널 길이 변조 λ.
§6
예비보고서 항목별 작성 팁
이론
BJT와 MOSFET의 본질적 차이(전류 제어 vs 전압 제어) 설명.
§7
자주 하는 실수
- — 정전기 충격으로 게이트 산화막 파괴
- — 프로브 접촉 부실로 잡음
- — 포화 영역과 트라이오드 영역 구분 실패
§8
자주 묻는 질문
Q. 왜 정전기에 약한가요?
MOSFET 게이트는 매우 얇은 산화막(< 10 nm)으로 채널과 절연되어 있습니다. 정전기 100 V 정도로도 산화막이 절연 파괴되어 게이트가 단락됩니다. 핸들링 시 ESD 매트·손목 스트랩 필수.
Q. BJT와 비교한 장점은?
(1) 입력 임피던스 매우 큼 (게이트 절연), (2) 게이트 전류 거의 0이라 저전력, (3) 집적이 쉬워 IC 밀도 높음. 단점은 상호컨덕턴스가 BJT보다 작아 같은 이득에 더 큰 면적 필요.
§9
참고 표준·문헌
본 가이드는 다음 표준·교과서·핸드북의 정의·식·표준 절차를 따라 작성되었습니다. 학교 양식과 표준 절차가 다를 경우 학교 양식을 우선합니다.
- [1]Sedra, A.S., Smith, K.C. — Microelectronic Circuits, 8th ed., Oxford University Press, 2019
- [2]Horowitz, P., Hill, W. — The Art of Electronics, 3rd ed., Cambridge University Press, 2015