1. 실험 목적
(1) MOSFET 증폭기의 DC 바이어스의 특성을 이해하고 측정한다.
(2) 공통 소스 증폭기의 특성을 이해하고 측정한다.
2. 이론
2.1 DC 바이어스
<그림 8.1> (a) 공통 소스(CS) 증폭기 (b) 전류-전압 전달 특성 (c) 입력-출력 전달 특성
<그림 8.1>은 공통 소스(CS: Common Source) 증폭기 회로 및 DC 바이어스에 따른 입력 출력 전달 특성을 보여준다. 공통 소스 증폭기는 입력 단을 게이트로, 출력 단을 드레인으로, 공통 단을 소스로 해서 신호를 증폭시킨다. <그림 8.1(b)>처럼 공통 소스에 게이트-소스 전압(V _{GS})가 인가되면, 소신호 전압()가 소신호 드레인 전류(i _{d})를 식(8.1)과 같이 생성해서 신호를 증폭시킨다.
<그림 8.1(b)>처럼 공통 소스에 게이트-소스 전압()가 인가되면, 소신호 전압()가 소신호 드레인 전류()를 식(8.1)과 같이 생성해서 신호를 증폭시킨다.
여기서, 은 트랜스컨덕턴스, 은 전자의 채널이동도, 는 게이트-산화막 커패시턴스, 는 문턱전압이다.
<그림 8.1(c)>는 공통 소스 증폭기 입력 전압()의 DC 바이어스 전압에 따른, MOSFET의 3가지 동작 영역을 보여준다. ① 입력 전압()이 너무 작을 경우(), MOSFET은 차단(Cutoff) 영역에서 동작해서 MOSFET이 꺼지고 출력 전압이()이 가 된다. ② 일 경우, MOSFET은 포화(Saturation) 영역에서 동작하여 입력 신호를 증폭할 수 있다. DC 바이어스에서의 드레인 전류()와 출력 전압()은 식(8.2)-식(8.3)과 같다.
③ 일 경우, MOSFET는 트라이오드(Triode) 영역에서 동작하고 DC 바이어스에서의 드레인 전류()와 출력 전압()은 식(8.4)-식(8.5)와 같다.
<그림 8.2>은 MOSFET의 소신호 등가회로를 보여준다. MOSFET의 트랜스컨덕턴스(), 출력 저항()은 식(8.6)-식(8.7)과 같다.
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