전자회로실험 예비 - 8. MOSFET I-V 특성

본 실험의 목적은 MOSFET의 여러 동작 범위에서의 특성을 측정하고자 한다.본 실험을 수행함으로써 실험자는 다음을 습득하게 된다.트라이오드 영역과 포화 영역을 이해한다.드롻인-소스 사이의 채널 저항을 이용하려면 작은 드레인 전압이 필요하고, 그 크기가 어느 정도인가에 대한 개념을 가지게 된다.이론적으로 얻은 드롻인-소스 채널 저항과 실험치를 비교한다.포화 영역에서 출력 저항이 드롻인-소스 채널을 비이상적인 전류 소스로 인식하게 만든다.류 소스를 구성하는 전류 미러 회로 형성을 습득하고, 전류 미러가 동작하는 전압 범위를 이해한다.

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전류 소스는 증폭기를 구성하는 여러 단에 DC 일정 전류를 흘려주는 원천이며 전자 회로 설계를 구성하는 중심 블록이다. 이 실험을 통해 MOSFET 전류 소스를 사용하는 방법을 습득하게 된다.MOSFET 전류 소스의 동작은 MOSFET 소자 변수들과 전류 소스에 의해 구동되는 부하 저항 크기에 대해 전혀 영향을 받지 않는다. 가장 기본적인 전류 소스는 전류 미러로써 <그림 9.1>과 같이 구성된다. 여기서 NMOS 트랜지스터 M1, M2는 서로 정합(matching) 되어 있다.
전류 소스의 다른 디자인으로는 수정된 윌슨(Wilson) 전류 소스로써 <그림 9.2>왿� 같다. 모든 트랜지스터의 기판 전압은 접지되어 있다. M1/M3과는 다른 칩의 트랜지스터인 M2/M4를 사용하기 때문에 M2/M4의 기판효과(body effect)는 기판을 소스에 연결함으로써 해소된다. 하지만 이는 현실적이지 않은데 그 이유는 NMOS의 기판(body)은 공통으로써 회로의 가장 낮은 전위에 연결되어 있고, PMOS의 기판도 공통으로 회로의 가장 높은 전위에 연결되어 있기 때문이다.윌슨 전류 소스의 장점은 전류 소스의 출력 임피던스가 높다는데 있다. 소신호 등가회로의 분석에 의하면 기본 소스 회로 <그림 9.1>의 출력 임피던스는 트랜지스터 M2의 출력 임피던스이다.