반도체 MOSFET 채널 형성 에너지 밴드질문입니다.

다양한 게이트 전압과 드레인-소스 전압에서 N채널 MOSFET에 대한 밴드 다이어그램 스케치가 개념적으로 올바른 방향으로 가고 있는 것 같습니다.

첫번째 그림(차단 영역(Cut-off region) Vg<Vth, Vd는 상관없음)에서 열평형 상태의 flat band 상태를 페르미 준위를 일정하게 잘 그렸습니다.

두번째 그림(선형 영역(Linear region, Vg>Vth, Vd<Vg-Vth)에서 3V의 게이트 전압을 인가하면 vg>vth이므로 p형이 n형으로 반전되도록 그려줘야합니다.

세번째 그림(포화 영역(Vg>Vth, Vd>Vdsat=Vg-Vth)에서는 채널이 끊겨 전류가 흐르는 상태이고 평형 상태를 벗어나게 됩니다.아래 그림 처럼 수정해주시면 됩니다.

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N-channel MOSFET의 밴드 다이어그램을 그리는 것은 전자공학에서 중요한 개념 중 하나입니다. 밴드 다이어그램은 반도체 장치의 동작을 이해하는 데 도움이 됩니다. 그러나 이는 복잡한 주제이며 특정 상황에 따라 다르게 그려질 수 있습니다.

Gate 전압이 3V로 설정된 상태에서 Drain-Source 간 전압이 1V일 때와 5V일 때의 밴드 다이어그램은 다음과 같이 그릴 수 있습니다.

1. Drain-Source 간 전압이 1V인 경우: 이 상태에서는 MOSFET이 편향 상태에 있습니다. 채널이 형성되고 전류가 흐르기 시작합니다. 밴드 다이어그램에서는 Source에서 Drain으로 이동하는 방향으로 점점 증가하는 에너지 밴드를 확인할 수 있습니다. 특히, Fermi level은 Source와 Drain 사이에서 점진적으로 증가하게 됩니다.

2. Drain-Source 간 전압이 5V인 경우: 이 상태에서는 MOSFET이 포화 상태에 있습니다. 이 경우, Drain 전압이 Gate 전압을 초과하므로 채널의 끝 부분에서 핀치-오프 현상이 발생합니다. 밴드 다이어그램에서는 Source에서 Drain으로 가는 방향으로 에너지 밴드가 더욱 가파르게 증가하며, Fermi level 역시 더욱 가파르게 증가하는 형태를 보입니다.

이해를 돕기 위해 관련 전자공학 교재나 인터넷 자료를 참조하시는 것이 좋습니다. 이 설명은 매우 일반적인 개념을 설명한 것이므로, 실제 장치의 동작은 다양한 요인에 따라 달라질 수 있습니다.