아주대학교 전자회로실험/전회실/ 설계 2 CMOS 증폭단 결과보고서

목차

1. 실험 목적
2. 실험 도구 및 소자
3. 실험 이론 및 회로 분석
4. 결과 예상 및 Simulation 결과 / 실험 결과와 비교 분석
5. 고찰 및 개선 사항 분석
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
본 실험에서는 CMOS Amplifier를 다룬다. 회로이론 등의 수업을 수강하며 설계에 RLC 소자를 사용한다고 알고 있으나, 실제로 가장 많이 사용하는 소자는 트랜지스터 소자다. 트랜지스터 소자 자체의 정류 – 증폭 기능을 이용하 갖는 회로를 구현할 수 있을뿐더러, 이전의 RLC의 기능을 트랜지스터 소자가 대체할 수 있기 때문이다. 이에 본 실험에서는 MOS 소자를 이용해 특정 조건을 만족하는 Common Source Amplifier를 설계해본다. CS – Stage를 비롯한 증폭단의 원리와 구동을 이해하고 있다면 차후의 설계 등에 있어 유용하게 활용할 수 있다.

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
MOSFET이라 함은 금속 – 산화물 - 반도체 전계효과 트랜지스터이다. 증폭기, 디지털 논리 반전기 등 여러 회로를 설계하는 데 사용한다. 같은 트랜지스터 소자인 BJT에 비해 크기가 작고 제조공정이 간단하며 전력 소모에 있어서도 강점이 있어 IC-Process에 주효하게 사용된다. MOSFET은 NMOS와 PMOS 두 종류로 나눌 수 있다. NMOS의 경우에는 Gate에 전압이 인가되지 않은 상태에서는 OFF동작을, PMOS는 gate에 전압이 인가되지 않은 상태에서 ON동작을 한다. 각각의 단자는 Source, Gate Drain으로 구성되어 있으며 Source는 S, Gate는 G, Drain은 D로 표기한다. 기본적으로 MOS 소자는 게이트와 다른 전극이 서로 떨어져 있기에 Gate 측에 전압이 인가되지 않는 때에는 스위치처럼 동작한다. Drain에서 Source로 전류가 흐르지 않는다. 한편, Gate에 전압이 인가됨에 따라, Gate의 Sio2층 하부로 전하가 유도되어 일련의 전하층이 생성되는데, 이를 채널이라고 한다. 채널을 통해 반송자가 이동해 Depletion Region을 통과하게 되면서 P판은 전자에 의해 조금씩 도핑 된다.

참고 자료

아주대학교 전자회로실험 강의 노트 (2021)
Behzad Razavi, 김철우 외 6인 공역, 『마이크로전자회로』, 제 2판
James W. Wilson 외 1인 공저, 장주욱 외 9인 공역, 『회로이론』, 제 10판, 2016
방성완, 『알기쉬운 회로이론』, 제 1판, 2016
allaboutcircuits, (2021.05.30.), (2020.05.30.), ‘MOS’, ‘Common source’ https://www.allaboutcircuits.com
ALLDATASHEET, (2021.05.30.), (2021.05.02.),
‘CD4007’, https://www.alldatasheet.co.kr/view.jsp?Searchword=741C