[ Nandflash ] 00. 낸드플래시의 기초, MOSFET

Nandflash

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Nandflash datsheet와 Nandflash driver source code를 기반으로 낸드플래시를 이해해보자

NAND flash = MOSFET + FG(floating gate)

본격적으로 낸드플래시를 설명하기 전에 DRAM과 플레시메모리(Flash Memory)의 차이에 관해 설명하겠다.

저장방식에 있어서 DRAM은 캐패시터에 저장하는 반면 플레시메모리는 플로팅게이트(Floating Gate:FG)라는 곳에 데이터를 저장한다.

따라서 DRAM은 휘발성, 플래시메모리는 비휘발성의 특징을 가지게 된다.

MOSFET

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Metal - Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor

금속-산화 반도체 전계 효과 트랜지스터

1. Basic NMOS의 구조와 동작원리

   

   1. MOS: 도핑된 반도체 기판 위에 SiO2로 된 절연층과 금속이 적층되어 있는 구조를 나타내는 말이다(MOSFET 개발 초기에는 게이트를 금속 소재로 사용했지만 최근에는 공정상 편의를 위해 폴리실리콘이 사용됨). 세로방향으로 보면 금속-유전체-p형 반도체 순서로 적층 되어 있음을 볼 수 있는데 이는 capacitor의 구조와 유사하다.
   2. FET : 가로구조를 보자. n+, 즉 고농도로 도핑된 n-type인 source와 drain사이에 p-type인 body가 존재하는 형태이다. source와 body, drain과 body 사이가 각각 pn접합이므로 depletion layer(공핍층)이 형성된다. 게이트에 전압을 인가하면 (NMOS에서 Vgb>0), electric field(전기장)이 형성되고 이로 인해 hole이 다수 캐리어인 body에서 electron이 산화물과 맞닿아 있는 부분으로 끌려오고 hole은 상대적으로 아랫쪽으로 밀려난다.
   3. electron채널의 형성: gate에 충분한 전압이 인가되면, 절연층 아래에 있는 body 공간은 모두 electron으로 가득 차게 되고 source와 drain 사이를 연결하는 채널(일종의 다리 같은 역할)이 형성된다. 이 때 source와 drain사이에 전압을 걸어 전위차를 발생시키면 전자가 채널을 통해 source와 drain 사이를 왔다갔다 할 수 있게 된다. 즉, 전류가 흐르는 것이다 !!

2. MOSFET의 의의

• 게이트 전압을 이용해 켜고 끌 수 있다.

• Linear 영역에서 선형적이므로, 저항처럼 동작파악이 가능하다.

• Saturation 영역에서 Vgs에 따라 일정한 전류를 얻을 수 있따.

  => 전류원으로 사용이 가능하다!!!!!