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전자장 Ch11.0 : Transistor의 성능 지표 : 속도(Feat. Transistor as a switch)
평범한 민석이 2024. 2. 11. 16:49
오늘은 Transistor의 Switch로서 성능을 알아보자.
제일 중요한 것중 하나가 바로! 속도! 얼마나 빠른 주파수까지 반응하는가 = settling time이 얼마나 짧은가 이다.!!
물론 이외에도 fmax, fT등이 존재하지만 이번에는 고주파공학관점이 아닌 디지털회로 분석 관점에서 알아보려고한다.
1. Transistor의 속도 : Parastice Capactance > Load Capacitance
모든 Transistor에는 Parstic Capacitance(그림기준 C_L)가 존재한다.
특히 Output에 존재하는 Capacitance성분은 트랜지스터의 속도를 저하한다.
왜냐하면 해당 capacitor에 전하가 축적되어야 input의 변화에 의한 output node의 voltage변화가 settling 되었다고 할 수 있기때문이다. (즉 Capacitance가 높을수록 settling time이 길어짐을 예상할 수 있다.)
즉, CL이 작을수록 Vout의 settling time이 줄어든다! (이를 우리는 transsitor의 (성능 중에서) 속도가 빠르다고 정의한다.)
그리고 소자의 크기가 작으수록 C_L이 작다. 그러므로 고주파 & Digital 회로의 속도 향상을 위해선 Device를 작게 설계해야한다.
2. Transistor의 속도 : R_D의 감소 = I_D의 증가 (VDD는 상수) = Power(VDD)의 증가
전력소모를 증가시키는 대신 I_D를 증가시켜 R_ON을 감소시킬수있다. 이또한 Transistor의 속도를 빠르게 한다.
Reference
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