Analytical Modeling for Short-Channel MOSFET I-V Characteristice Using a Linearly-Graded Depletion Edge Approximation

공핍층 폭의 선형 변화를 가정한 단채널 MOSFET I-V 특성의 해석적 모형화

By assuming a linearly graded depletion edge approximation in the intrinsic MOS region and by taking into account the mobility variation dependent on both lateral and vertical fields, a physics-based analytical model for a short-channel(n-channel) MOSFET is suggested. Derived expressions for the threshold voltage and the drain current of typical MOSFET is structures could be used in a unified manner for all operating range. The threshold voltage was calculated by changing following variables : channel length, drain-source voltage, source-substrate voltage, p-substrate doping level, and oxide thickness. It is shown that the threshold voltage decreases almost exponentially as the channel length decreases. In addition, the short-channel threshold voltage roll-off, the channel length modulation and the electron mobility degradation can be derived within a satisfactory accuracy.

본 논문은 진성영역에서 공핍증 폭이 선형적으로 변화한다는 가정을 도입하고 전자이동도의 수평 및 수직 전계 이존성을 고려하여 단채널 MOSFET의 {{{{ { I-V }_{ } }}}} 특성에 대한 해석적 모형을 제시하였다. 이 모형으로부터 전 동작영역에 걸쳐 적용되는 문턱전압 방정식과 드레인전류 방정식을 도출하였다. 본 모형의 타당성을 검토하기 위하여 위 식들의 계산을 수행하였고, 그 결과 채널길이가 짧아짐에 따라 문턱전압이 지수함수적으로 감소하였으며, 아울러 채널길이변조, 채널이동로 열화 등을 본 모형에 의하여 일괄적으로 설명할 수 있었다.