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S-파라미터 측정을 이용한 극초단파 MOSFET 드레인 접합 터널링 효과 분석

전문가 제언: ○ S-파라미터는 주로 고주파 분야에서 많이 사용하며 이득(gain), 회송 손실(return loss), 정재파비(voltage standing wave ratio, VSWR), 반사계수(reflection coefficient), 증폭기안정성(amplifier stability) 등 주파수와 전력의 관계를 나타내고자 할 때 유용하다. 극초단파(microwave)는 파장의 범위가 1mm ~ 1m 사이의 전파로서 이는 다시 UHF(10?100cm), SHF (1?10cm), EHF (1?10mm)으로 구분된다.

○ 벡터 회로망 분석기 Vector Network Analyzer (VNA)는 크기와 위상을 모두 측정하지만 이에 대응하는 스칼라 회로망 분석기는 크기만 측정하며 요즈음은 별로 사용되지 않는다. 잘 알려진 VNA 공급사는 Agilent, Anritsu, Rohde & Schwarz 등이 있다.

○ SPICE는 원래 UC 버클리의 전자공학연구실에서 개발하였고 그 후 SPICE1, SPICE2, SPICE3 등이 발표되었고 코드는 공개되었다. 이를 바탕으로 상용 프로그램이 다수 개발되어 보급되고 있다. National CSS의 ISPICE, Synopsys의 HSPICE, Cadence Design Systems의 PSPICE 등이다.

○ 드레인과 벌크 사이에서 밴드간 터널링은 강한 전계가 형성될 때 벌크의 Valence Band에 있는 전자가 드레인의 Conduction Band로 접합부 장벽을 관통하는 것과, 반대로 드레인의 CB의 정공이 벌크의 VB로 장벽을 관통하는 현상이다. 이 현상은 일반적 MOSFET에서는 바람직하지 않지만 오히려 이 현상을 이용한 소자가 있으니 바로 FIBTET(Field Induced Band-to-Band Tunneling Effect Transistor) 혹은 TFET이다. TFET는 단채널효과의 문제가 없고, 전력손실이 적으며 회로 설계가 비교적 단순하게 된다는 이점이 있다.

○ 이 글에서 BTBT로 인하여 기생트랜지스터의 베이스에 전류가 흐르게 되고 그로 인하여 콜렉터에서 에미터로, 즉 MOSFET의 드레인에서 소스로 전류가 흐른다는 것을 정량적으로 분석하여 이론과 실험이 일치함을 확인한 것은 상당히 훌륭한 연구결과로 보인다. 10GHz 이하 영역에서 다 풀지 못한 과제를 저자가 마저 마무리하기를 기대해 본다.

저자: Emmanuel Torres-Rios, et.al.
자료유형: 학술정보