「夫を成功」へ導く妻の秘訣 座談会

MOSFETのチャネル長変調効果について。
定電流領域で動作しているとき、ドレーン-ソース間電圧Vdsを大きくすると
実効チャネル長が短縮し、ドレーン電流が大きくなる。

これは、チャネルから出てきた電子がピンチオフ点からドレーンまで移動する際に、
Vdsによる電界によって電子が加速され、実効チャネル長が短いほど加速される距離が
長くなり、電子速度が大きくなるためドレーン電流が大きくなる、という解釈で正しいのでしょうか。

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vds」に関するQ&A: ASUS P5VD2-MX/S について

A 回答 (1件)

<<これは、チャネルから出てきた電子がピンチオフ点からドレーンまで移動する際に、


<<Vdsによる電界によって電子が加速され、実効チャネル長が短いほど加速される距離が
<<長くなり、電子速度が大きくなるためドレーン電流が大きくなる、という解釈で正しいのでしょうか。

適切ではありません。
ピンチオフ点からドレーンまでの領域は「滝」に例えられることがしばしばあります。
電子速度が大きくなること、とドレイン電流が大きくなることに直接の関係はありません。
「滝」の落下距離が長くなった時、最下点における水の速度は上がりますが流量は変わらないからです。
チャネル長変調効果はこの「滝」に流入する水量の変化に起因するものです。

(以下ソースからピンチオフ点までを実効チャネル、ピンチオフ点からドレインまでを空乏領域と呼ぶこととします。)
飽和ドレイン電圧VDSsat以上のドレイン電圧VDSが印加された時、その電圧はどのように分配されるかを考えます。ピンチオフ点の定義から必然的に実行チャネルにはVDSsatの電圧が、残りの電圧は全て空乏領域に印加されます。以降余分に印加された電圧は全て空乏領域に費やされることになりますが、空乏領域では、
(ホットエレクトロンによる電離効果によって)流入した電子をドレインに運ぶだけの役割しか持たない
ので、ドレイン電流は「飽和」することになります。
一方実効チャネルにかかる電圧は常にVDSsatですが、実効チャネル長が短くなれば実効チャネル内の電界は大きくなり、オームの法則J=σEより電流が増加します。
飽和電流の式で言うところの、
IDSsat=1/2・W/L・μCox・(VGS-VTH)^2
のLが短くなることで表されます。
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QMOSのチャネル長変調効果

チャネル長変調効果係数λとチャネル長Lは
λ∝(1/L)
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宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

理想的には関係ないです。

ただ、実際のモノだと、Wが大きくなるとゲートの周りの電界の曲がりこみによる寄生容量(Cgs,Cgd等)のチャネル幅に対する影響度合いが減るので、見た目上、チャネル長が微妙に長くなったように見えるような気もします。

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Aベストアンサー

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文章では説明は難しいのですが、
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Qmosトランジスタの小信号等価回路の問題

以下の図は(a)から(e)の小信号等価回路を描く問題とその解答です。何故解答のようになるのか全く分かりません。
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Aベストアンサー

>ソースやドレインが電源や抵抗と繋がれておらず相互コンダクタンスや出力抵抗のみ考えれば良い場合についてはある程度分かっているつもりなのですが電源や抵抗と繋がれるととたんに分からなクなってしまいました。

回答>>
 まず、小信号等価回路には大前提があります。それは交流等価回路である、ということです。
交流等価回路というのは電圧電流の変化分のみを扱い直流は扱わないと言うことです。
 電源をつないだ場合、電源は直流的にはある値の直流電圧、この場合はVddの値を持ちます。しかし、小信号等価回路では交流等価回路ですから、変化分しか考えないので、直量の電源は電源電圧としてみれば、ある一定の値の電圧を保持していますが変化しません。交流的にはゼロボルトと言うことになります。回路で変化しない場所は、そう、GNDとみなすわけです。
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以上が「電源や抵抗と繋がれるととたんに分からなクなってしまいました」の原因ではないかと思います。これでも不明な点がありましたら補足であげてください。

>ソースやドレインが電源や抵抗と繋がれておらず相互コンダクタンスや出力抵抗のみ考えれば良い場合についてはある程度分かっているつもりなのですが電源や抵抗と繋がれるととたんに分からなクなってしまいました。

回答>>
 まず、小信号等価回路には大前提があります。それは交流等価回路である、ということです。
交流等価回路というのは電圧電流の変化分のみを扱い直流は扱わないと言うことです。
 電源をつないだ場合、電源は直流的にはある値の直流電圧、この場合はVddの値を持ちます。しかし、小信号...続きを読む

QP型半導体のキャリア移動度??

N型のキャリア移動度がどうしてP型半導体のキャリア移動度
よりおおきいのでしょう?
バンドギャップの違いからなのでしょうか?
御教えいただけると幸いです。

Aベストアンサー

こんばんは。
半導体デバイス・プロセスの技術開発業務経験者です。

「N型のキャリア移動度がどうしてP型半導体のキャリア移動度よりおおきいのでしょう?」
というよりは、
「P型のキャリア移動度がどうしてN型半導体のキャリア移動度より小さいのでしょう?」
という話になります。


N型半導体のキャリアは、文字通り電子ですが、
P型半導体のキャリアである「ホール」(正孔)は、おとぎ話の登場人物です。
実際に動くのは、ホールではなく、あくまでも電子です。
したがって、N型半導体とP型半導体を対称に考えることなど、そもそもできないのです。


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こんばんは。
半導体デバイス・プロセスの技術開発業務経験者です。

「N型のキャリア移動度がどうしてP型半導体のキャリア移動度よりおおきいのでしょう?」
というよりは、
「P型のキャリア移動度がどうしてN型半導体のキャリア移動度より小さいのでしょう?」
という話になります。


N型半導体のキャリアは、文字通り電子ですが、
P型半導体のキャリアである「ホール」(正孔)は、おとぎ話の登場人物です。
実際に動くのは、ホールではなく、あくまでも電子です。
したがって、N型半導体と...続きを読む

Qカスコード接続とカスケード接続の違いについて

本によってカスコード接続と書いてあるものとカスケード接続と書いてあるものがありますが
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よろしくお願い致します。

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>全く同じものであると考えて良いのでしょうか?
みなさん言われてますが全く別物です。もともとはなんの関係もない概念です。たまたま言葉が似てるだけ。

カスコード接続
 いわゆる縦積みの回路構成(トポロジ)のことです。
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カスケード接続
 増幅器等を複数個直列に接続(縦続接続)すること。具体的な回路構成はなんでもよい。

というわけで、カスコード接続は具体的な回路構成についての言葉、カスケード接続はもっと上位のブロックレベルでの構成についての言葉です。
ただし、「ソース接地アンプの上に、ゲート接地アンプを積み重ねた構成」は回路構成としてはカスコード接続なわけですが、
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Qインピーダンスブリッジって何?

タイトルそのものです。
高周波回路用の部品でインピーダンスブリッジなるものがあることを知りました。
1)何に使うのか(Webで調べて計測用らしいということはわかりましたが単に50Ω、75Ωを測定するためのもの?)
2)どのように使うのか(スペアナ等と接続するの?)
3)同等の働きをする部品は他にあるのか(インピーダンスブリッジを使わないと測定できないのか)?

ご教示ください。

Aベストアンサー

インピーダンスブリッジは部品ではなく測定器です。

回路素子(抵抗・キャパシタ・インダクタ・その他の部品)のL・C・R成分を測定するものです。
(注 「抵抗・キャパシタ・インダクタ」といっても、これらが純粋なR・C・L成分だけでできているものでないことはご存知と思います)

[測定原理]
図4がインピーダンスブリッジの測定原理です。
図5の自動平行ブリッジ(LCRメータ)も参考にしてください。
http://www.orixrentec.jp/cgi/tmsite/knowledge/know_impe1.html
上図はちょっとわかりにくいので、概念的に理解するには、この方が良いかと思います。(図7)
http://hr-inoue.net/zscience/topics/impedance/impedance.html
(注 L・C直列素子値は、L・C並列素子値に置き換えることが出来るので、測定器回路構成の直列・並列はどちらでもよい)

[市販品外観]
http://www.mitamusen.co.jp/main/h_t_06.html

[自作例]
http://www7a.biglobe.ne.jp/~tad8877/7l4wvu/impbridge.jpg
こちらは、ちょっと複雑ですが丁寧な解説が入っています。
全部を見たければ、一番下の「top menu」をクリックしてください。
http://homepage3.nifty.com/ja9cde/page26.htm

[スペアナについて]
スペアナでは、未知のLC成分を測定することはできません。
トラッキングジェネレータ付きのスペアナと、リターンロスブリッジを組み合わせれば、そのスペアナ(およびリターンロスブリッジ)の特性インピーダンス(例えば50 or 75Ω)に整合しているか、外れているか(どの程度外れているか)の判定はできますが、L・C値そのものを知ることはできません。
http://www.cqpub.co.jp/toragi/TRBN/trsample/2003/tr0307/0307sp8.pdf

[ネットワークアナライザ]
インピーダンスブリッジやLCRメータは高い周波数の測定ができないので、マイクロウエーブではネットワークアナライザと「方向性結合器」を組み合わせて、L・C・R成分を測定します。
http://www.orixrentec.jp/cgi/tmsite/knowledge/know_impe2.html

以上、内容がバラバラですが、一応3項目のご質問にお答えできたかと思います。
なお、不明な点がありましたら再質問してください。

インピーダンスブリッジは部品ではなく測定器です。

回路素子(抵抗・キャパシタ・インダクタ・その他の部品)のL・C・R成分を測定するものです。
(注 「抵抗・キャパシタ・インダクタ」といっても、これらが純粋なR・C・L成分だけでできているものでないことはご存知と思います)

[測定原理]
図4がインピーダンスブリッジの測定原理です。
図5の自動平行ブリッジ(LCRメータ)も参考にしてください。
http://www.orixrentec.jp/cgi/tmsite/knowledge/know_impe1.html
上図はちょっとわかりにく...続きを読む

QFETの電流特性

CMOSなどFETの電流特性において、ソースドレイン電圧の増加に従って、最初は線形に電流が増加し、結局は飽和してしまうという特性が見て取れます。

その特性の理由として、チャネルのドレイン側が段々狭くなり、結局はピンチオフしてしまうからということだったと思うのですが、ここで、二点疑問点がありまして、なぜドレイン側のみのチャネルが細くなり、また、なぜピンチオフ後も一定の電流が流れ続けるのでしょうか?

ピンチオフということはチャネルがそこで切れてしまって電流値がゼロになるような気がするのですが。トンネル電流の類なのでしょうか?また、さらに電圧を上げるとチャネルが短くなり始め、ピンチオフ点から先は完全にクウボウ化しているはずなのに、流れ続けるのも不思議です。

以上具体的に教えていただきたく思います。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

ゲート電極の電位は、電極が金属なので電極全体で一様です。つまりソース側でもドレイン側でも電位はVgです。
ソースドレイン方向で電位が変化するのはチャネル内です。
ソースドレイン間にはVdsという電圧が印可されますが、理想的にはこの電圧は全てチャネルにかかります。
チャネルにも当然抵抗があるので、ソース側の電位はGND、ドレイン側はVdsといったようにチャネル中の電位はリニアに変化します。
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半導体デバイス関係の教科書を見ると図解で説明されているはずですので、理解しやすいと思います。
一度は実際に式を導出してみるとよく理解でき、非常によい勉強になると思います。

Qエクセル、散布図でデータの一部のみの近似直線を書きたい

(1、5)、(2,8)、(3、16)、(4、25)、(5、37)というグラフをかきました。
ここでグラフのプロットは全てのデータについて表示されたままで、(3、16)、(4、25)、(5、37)だけについての近似直線を描き、式やR2値を表す方法は無いものでしょうか。
(1、5)、(2,8)というデータを消せば目的の式は得られるのですが、(1、5)、(2,8)というプロットをグラフに残したままにしたいのです。
どうぞよい知恵をお貸し下さい。

Aベストアンサー

1系列の一部のデータ範囲を対象に近似曲線を引くことは出来ないように思えます。便宜的な方法として以下が考えられます。お試しください。

■グラフの一部に近似曲線を追加する

全てのデータ範囲を選択する
|グラフウィザード 2/4 「グラフの元データ」|系列タブ|
系列1
 すでに全てのデータ範囲が対象となっている
系列2
 |追加|
 「Xの値」のボタンを押して後半のX値のセル範囲を選択する
 「Yの値」のボタンを押して後半のY値のセル範囲を選択する
グラフが作成される
全てのデータ範囲(系列1)と後半のデータ範囲(系列2)は重なっている
系列2へ近似曲線を追加する
 グラフ上、後半のデータ範囲の1要素を右クリック
 |近似曲線の追加|
 パターン・種類・オプションを指定する

■検討事項

・凡例・マーカー
無指定で系列に「系列1」・「系列2」という名前が付きます。同じ名前にすることは出来るようですが、系列2のみを消すことは出来ないようです。系列名の色を白にして見えなくする、プロットエリアのマーカーも二系列を同色とする、など考えられます。

・近似線
私は近似曲線のオプションに詳しくありませんが、全てのデータ範囲に対する近似線を引いたとして、後半のデータ範囲に対する近似線と重ならない(同形ではない)と思います。

1系列の一部のデータ範囲を対象に近似曲線を引くことは出来ないように思えます。便宜的な方法として以下が考えられます。お試しください。

■グラフの一部に近似曲線を追加する

全てのデータ範囲を選択する
|グラフウィザード 2/4 「グラフの元データ」|系列タブ|
系列1
 すでに全てのデータ範囲が対象となっている
系列2
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 「Yの値」のボタンを押して後半のY値のセル範囲を選択する
グラフが作成される
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Qダイオードの温度特性について

ダイオードは温度が高くなると、順方向電圧Vdが小さくなる特性を持ち、その傾きは-2mV/℃といわれています。

トランジスタ設計の本や関連HPを見るとダイオードの特性は下記の式になっていますが、
下記の値を入れて計算すると絶対温度Tが上昇するとVdも上昇する式になってしまいます。
どうしてでしょうか?

Vd = ((K*T)/q)*ln(Id/Is)
  = 1.785e-3*T

K:ボルツマン定数=1.38e-23[J/K]
q:電子の電荷:=1.602e-19[c]
Id:順方向電流=1e-3[A]
Is:飽和電流=1e-14[A]
T:絶対温度

Aベストアンサー

 
 
 以下、Vd,Id の d は省略します、 (q*V/(k*T)) などは (qV/kT) と略記します、 温度Tは300Kとします。


>> トランジスタ設計の本や関連HPを見るとダイオードの特性は下記の式になっていますが、
Vd = ((K*T)/q)*ln(Id/Is)
<<


 ここはぜひ、その式の元の形である
  I = Is・exp(qV/kT) …(1)
の式で覚えてください。半導体の理論は根底が exp(エネルギ/熱エネルギ) という関数から出発してるので、この形で慣れておけば 将来ともお得です。
 で、
Is 自体も exp(-Eg/kT) 的な電流です。 Egはシリコンのバンドギャップエネルギ、kTは温度Tの熱エネルギです。 Is の成分の詳細説明は専門書にゆずるとして、大局的には
  Is = A・exp(-Eg/kT) …(2)
と書けます。
係数 A は今は定数とします。(2)を(1)に入れると、
  I = A・exp(-Eg/kT)・exp(qV/kT) …(3)
両辺をAで割って 両辺を対数取って V=の形にすると、
  V = (1/q){ kT・ln(I/A)+Eg } …(4)
あなたが載せたVdの式より 少し詳しく求まりました。


 さて、
温度係数の定義は 『Tだけが変化する』 です。そのとき I は(何らかの手段で)一定に保たれてるとします。すると(4)式はT以外すべて定数となるので単純に微分できて、
  ∂V/∂T = (1/q)k・ln(I/A) …(5)
これが疑問への答です。これに(3)式を入れると、
  ∂V/∂T = (1/T){ V-Eg/q } …(6)
温度とバンドギャップと電子電荷だけの式になりました。Eg/q は次元が電圧で、バンドギャップ電圧と呼ばれたりします、その値はシリコンで約 1.11[V] です、この機会に暗記しましょう。(6)式を言葉で書くと

  温度係数=(順電圧-1.11 )÷温度 …(7)
  温度300k,順電圧 0.65V のとき、-1.5 mV/K ほど。
  温度300k,順電圧 0.51V のとき、-2 mV/K ほど。

変動は、電流が小さいほど(=順電圧が小さいほど)□□く、高温ほど□□いんですね。このように 使用温度、使用電流、品種、製造ロットによって変わるものなのだ、と覚えてください。



 余談;
詳しく言えば切りがないのですが、 Egそのものも温度Tの関数です。係数Aは回路シミュレータでは温度の3乗がよく使われます。SI単位系に慣れましょう。
それから、他人が書いた式を眺めてるだけでは自分の力が付きません、ぜひ式変形を自分の手で最後までやってみましょう。
 
 

 
 
 以下、Vd,Id の d は省略します、 (q*V/(k*T)) などは (qV/kT) と略記します、 温度Tは300Kとします。


>> トランジスタ設計の本や関連HPを見るとダイオードの特性は下記の式になっていますが、
Vd = ((K*T)/q)*ln(Id/Is)
<<


 ここはぜひ、その式の元の形である
  I = Is・exp(qV/kT) …(1)
の式で覚えてください。半導体の理論は根底が exp(エネルギ/熱エネルギ) という関数から出発してるので、この形で慣れておけば 将来ともお得です。
 で、
Is 自体も exp(-Eg/kT) 的な電流...続きを読む

Qキャリア移動度が3600[cm^2/V・s]の半導体

はじめまして。

半導体のキャリア移動度が室温で3600[cm^2/V・s]の半導体で有名なものってありますか?

Aベストアンサー

Geでしょう。3900ですが。
今後、半導体の物性値をいろいろ調べるのなら [1] が役立ちます(英語です)。[2], [3] にGeを含む主な半導体のキャリア移動度が出ています。移動度は電子と正孔で違いますし、温度や不純物濃度、結晶構造などに依存します。なお、資料 [1], [2] のホールの移動度は正孔の移動度という意味です。移動度とは一般的にはホール(Hall)効果を使って測定したホール移動度の意味ですが、正孔のホールと、Hall mobilityのホールは別物です(前者のholeは孔、後者のHallは人名)。

[1] 化合物名をクリックしたところの Electrical Properties(電気的特性)→ Mobility and Hall Effect (移動度とホール効果)http://www.ioffe.rssi.ru/SVA/NSM/Semicond/index.html
[2] 表I http://www.rada.or.jp/database/home4/normal/ht-docs/member/synopsis/040303.html
[3] 各半導体材料の特性 http://www.geocities.co.jp/Bookend-Kenji/5046/bussei1.html

Geでしょう。3900ですが。
今後、半導体の物性値をいろいろ調べるのなら [1] が役立ちます(英語です)。[2], [3] にGeを含む主な半導体のキャリア移動度が出ています。移動度は電子と正孔で違いますし、温度や不純物濃度、結晶構造などに依存します。なお、資料 [1], [2] のホールの移動度は正孔の移動度という意味です。移動度とは一般的にはホール(Hall)効果を使って測定したホール移動度の意味ですが、正孔のホールと、Hall mobilityのホールは別物です(前者のholeは孔、後者のHallは人名)。

[1] 化...続きを読む


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