MOSFET (전자회로)

[ 제 네이버 블로그 글을 티스토리로 이전한 글입니다. 해당 글은 제 네이버 블로그에 2010.01.28에 작성되었었습니다 ]

 

MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor) 

- MOSFET은 말 그대로 Metal과 Oxide로 구성된 semiconductor이다.

  위의 그림에서 Gate전극에 있는 부도체의 영향으로 Gate를 통과하는 전류는 아주작다.

  *  참고

     - pn juction: 다이오드(p-n 접합)

     - bias: 특정 외부 전압을 걸어서 작동이 되게 해줌(특정 조건 시에만 증폭)

     - channel region(전자들의 이동통로)은 너비 L, 길이 W로 구성된다.

     - MOSFET은 대칭적 도구이다.

 

- No Gate Voltage(Gate에 전압이 가해지지 않을 때)  : 두개의 back to back diode가 존재하는 것과 같다.(drain과 source사이)

  전압 VDS가 가해졌을 때, drain에서 source로의 전류의 전도를 막는다.

  (실제론, 드레인과 소스 사이에 1012차수정도의 저항이 있다.)

 

- Gate에 양 전압이 가해졌을 때:

   Capacitor의 원리와 비슷, p-type substrate의 양전하가 Gate의 양전압으로 인해 밑으로 내려가고

   drain과 source의 전자들이 모여들어 n-type channel이 생김.(이동통로)

   이 채널을 통해 drain에서 source로 전류가 흐를수 있다.

  *  참고

   - Conducting channel 형성시 필요한 게이트 전압의 크기(소스 전압기준): threshold voltage

   - Gate 전극과 channel사이에 electric field가 발생하며 이것이 channel의 전도성을 결정한다.

 

 - 작은 VDS를 가했을 때

    : 전압  VDS(약 50mV)를 걸어주면 VGS에 의해 생긴 induced n-channel을 통해 전류가 흐른다.

      드레인에서 소스쪽으로 흐르는 전류 iD의 크기는 channel의 전자밀도에 의존하며,

      이 밀도는  VGS의 크기에 의존한다.

Source에 대한 Gate전압(VGS)이 threshold( Vt )전압과 같을 때 channel이 막 만들어지며,

이 때에 흐르는 전류는 무시할 수 있을 정도로 작다.(VDS작을 경우) 

VGS가 Vt보다 점점 커질수록 더 많은 전자들이 채널쪽으로 모이게되고 이는 채널의 폭이 넓어짐을 의미한다. (통로 넓어짐. resistance 감소)