저주파와 고주파일 때의 C(정전용량)-V(전압) 그래프를 그리고 차이점을 설명해보세요.

화물에 dc 전류와 더불어 MOS-C에서 관찰되는 중요한 특징은 정전용량(capacitance)이다. 정전용량은 인가된 전압의 함수에 따라 변하며, 측정된 정전용량-전압 특성은 알아야 하는 중요한 특성이다.

위의 그래프에서 Low frequency는 저주파, High frequency는 고주파일 때의 정전용량과 전압의 관계를 나타낸 것이고 Deep depletion의 경우는 게이트 전압의 크기가 커지게 되어 반도체에 breakdown 현상이 일어나서 반도체가 제 역할을 하지 못할 때의 정전용량과 전압의 관계를 나타낸 것이다.

순서대로 살펴보면, Accumulation에서 가장 큰 CAP값을 가지게 되고, 점차 Gate 전압이 증가함으로써 실리콘 기판의 공핍 영역이 점차적으로 확장하게 되고 이로 인해 전체 CAP값은 감소하게 된다. 그리고 문턱 전압 이후에는 소수의 캐리어(Carrier)가 실리콘 기판에 쌓이게 되므로 inversion상태가 되고, 고주파 동작에서는 최소의 CAP값을 가지게 되고 저주파에서는 다시 최대의 CAP값을 가지게 된다. 이는 고주파수 동작에서 공핍 영역이 확장되기 때문이다. 이와 같이 고주파수 동작에서는 깊은 공핍 현상이 발생하게 되는데, 이것은 Gate 산화막의 누설 전류가 큰 경우 발생하기 쉽다. 반면, 저주파 동작에서는 정공이 다시 실리콘 표면으로 모일만한 충분한 시간이 있기 때문에 Gate 산화막에 의한 CAP값만을 가진다.