An accurate and computationally efficient capacitance-voltage (C-V) model is developed for the circuit simulation of the MOSFET under quasi-static assumption. From the comparison of the long channel measurement data and model calculations, it is shown that our unified C-V model is very accurate for the entire gate, drain and bulk bias. Especially, it provides accurate and smooth C-V expressions in near threshold region and at saturation point which is very useful in small-signal ac analysis.
The application of our C-V model to the short channel MOSFET is performed and from the comparison with the device simulation results, it is known that it needs some modifications to apply our model to the small geometry MOSFET. They are related to the secondary effects of the short channel device which are channel length modulation, velocity saturation, mobility degradation by gate fields, and parasitic resistances effects.
준-정특성 가정하에 있는 MOSFET 소자의 회로 모의실험을 위한 정확하고도 간단한 정전용량-전압 모델이 개발되었다. 긴 채널 MOSFET 소자의 측정결과와 모델계산결과의 비교를 통해서 이 통합 정전용량-전압 모델이 MOSFET 소자의 전바이어스 영역에서 매우 정확하다는 것을 밝혔다. 특히 이 모델은 MOSFET 소자의 문턱전압 근처 영역과 포화점에서도 정확하고 부드러운 특성식을 제공하는데, 이것은 소신호 분석에 있어 매우 유용한 특성이라 하겠다.
또한, 이 모델의 짧은 채널 MOSFET 소자에의 적용가능성을 알고자 짧은 채널 MOSFET 소자의 소자 모의실험을 수행하였다. 그 결과, MOSFET 소자의 채널길이가 짧아짐에 따라 나타나는 2차적 효과에 대한 물리적 이해와 그것의 모델화가 수행되어야한다는 것을 알았다. 짧은 채널 MOSFET 소자에 나타나는 2차적 효과라함은 드레인바이어스에 따른 채널길이의 변화, 전하 이동속도의 포화효과, 게이트 전계에 의한 전하 이동도의 감소, 기생 소오스/드레인 저항 효과 등이다.