MOSFET에 대해 알아보자(1)

"MOSFET"

 

 

 

 

 

MOSFET이란, Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor을 말한다.

 

MOSFET의 구조, 동작원리에 대해 알아보자.

 

 

MOSFET의 구조

 

 

위 그림을 보면, MOSFET에 대한 전반적인 구조가 나와있다. MOSFET에서 MOS란, 금속, 산화물, 실리콘을 말하며, Source, Gate, Drain, Back Gate 총 네 단자로 구성되어있다.

 

NMOS이면 고전압 쪽이 Drain, 저전압쪽이 Source가 되고 PMOS라면 반대가 된다.

 

NMOS와 PMOS를 구분하는 기준은 채널이 N채널인지, P채널인지에 따라 나뉜다.

 

핑크색 부분이 금속, 검정색 부분이 산화물, 그리고 실리콘(p-type silicon)이다. 게이트를 중심으로 양옆은 소스와 드레인이 위치하고 있고 밑에 N채널이 형성되어 있는 것을 알 수 있으며 기판은 P-type 실리콘이다.

 

 

이 부분에서 이러한 궁금증이 생길 수가 있다.

"n-type과 p-type 실리콘이 있는데, 왜 p-type 기판만 쓰는걸까?"

 

 

이것에 대해 답하자면,

 

P-channel FETs are not as widely used. The main reason for this is that the holes do not have as high a level of mobility as electrons, and therefore the performance is not as high. However they are often required for use in complementary circuits, and it is mainly for this reason that they are manufactured or incorporated into ICs.

 

즉, 정공의 mobility(이동도)는 전자의 mobility처럼 빠르지 않기 때문에 n-type이 아닌 p-type을 쓴다.

 

 

 

 

 

MOSFET의 동작원리

 

 

 

 

 

게이트 아래 빨갛게 색칠한 부분을 채널 영역이라고 한다. 이 부분은 게이트 전압에 따라 소스와 드레인을 전기적으로 연결하는 채널 역할을 한다.

 

 

MOSFET이 동작하는 경우는 인버전과 컨덕션이 있다.

 

인버전 : 소스와 게이트 사이의 전압 VGS가 문턱전압 VTH 보다 클 경우, 게이트 아래의 실리콘 기판에 충분한 양의 전자가 유기 되어 채널을 형성한다.

 

컨덕션 : 드레인에 소스보다 높은 전압을 거어주면 형성된 채널을 통해 전자가 이동하여 전류가 흐른다.

 

MOSFET은 스위치라고 생각하면 된다.

MOSFET의 VTH보다 큰 전압을 인가시켜줄 경우 동작하지만, VTH보다 작은 전압을 걸어주면 동작하지 않는다.