[전자회로] 16. MOSFET의 소신호 모델
이전 시간에 알아보았던 식으로는 신호의 작은 변화에 대해서도 복잡한 식을 풀어야 합니다.
소신호 모델을 이용하면 비선형적인 식을 선형적으로 바꾸어줍니다.
따라서 미리 계산한 식을 이용해서 근사적으로 결과를 구할 수 있습니다.
BJT 트랜지스터를 소신호 모델로 변환했던 것처럼 MOSFET도 소신호 모델로 변환할 수 있습니다.
1) nMOS 소신호 모델
V_GS는 게이트와 소스 사이의 전압 차이입니다.
gm은 Transconductance라고 부르며 입력 전압이 전류에 얼마나 영향을 주는지를 결정하는 요소입니다.
컬렉터에서 흘러 들어오는 전류의 크기가 트랜스컨덕턴스(gm)와 V_GS의 전압으로 결정되는 것을 볼 수 있습니다.
MOSFET의 트랜스컨덕턴스(gm)은 위와 같은 식으로 구할 수 있습니다.
2) Channel length modulation
모스펫에서는 Channel length modulation의 영향으로 드레인과 소스 사이에 저항이 생깁니다.
따라서 Channel length modulation을 고려하면 위와 같은 소신호모델을 사용합니다.
지난 시간에 봤던 MOSFET의 전류식입니다.
Channel length modulation은 V_DS가 커짐에 따라 채널 길이가 줄어들며 전류가 커지는 영향을 나타낸다고 하였습니다.
따라서 드레인과 소스의 전압차가 전류에 주는 영향을 나타내기 위해 ro를 추가한 소신호 모델을 사용하는 것입니다.
ro는 위와 같이 나타낼 수 있습니다.
3) pMOS 소신호 모델
pMOS는 nMOS와 단자 위치가 반대 입니다.
따라서 소신호 모델도 뒤집힌 형태로 나타납니다.
Early effect를 고려하면 위와 같이 나타낼 수 있습니다.