MOSFET에 대해 알아보자(2)

"MOSFET"

 

 

 

 

 

 

MOSFET의 동작상태

 

1) 차단상태

 

 

 

→ VGS와 VGD가 VTH보다 낮으며 VDS가 0보다 큰 경우.

- 게이트가 닫혀 드레인과 소스 사이에 전류가 흐르지 못한다.

 

→ 실제로는 소스에 있는 전자 중에서 에너지가 높은 일부 전자들이 채널로 들어가서 드레인으로 흐르는 것이 가능한데, 이 전류를 문턱아래 누설전류라 부른다.

 

→ 트랜지스터가 차단 스위치로 사용될 때 이상적으로 전류가 흐르면 안되지만, 실제로는 미약한 전류가 흐른다.

 

 

 

2) 선형상태

 

 

→ VGS와 VGD가 VTH보다 크고 VDS가 0보다 크고 포화상태 전압보다 작은 경우.

 

→ 선형상태에서는 게이트가 열려서 채널이 형성되며 소스에서 드레인 방향으로 전류가 흐른다.

 

→ 선형상태에서 게이트에 전압이 인가되면 소스와 드레인 사이 채널에 전자가 유도되어 반전층이 만들어진다.

이 상태에서는  VDS가 비교적 낮고  VGD가  VTH를 넘게 되며, 소스와 드레인 사이의 반전층이 저항 같은 기능을 갖게 된다.

 

 

 

3) 포화상태

 

 

 

→ VGS이 VTH보다 크고 VGD이 VTH보다 작으며 VDS이 VDSat 보다 큰 경우.

 

→ 포화상태에서는 게이트가 열리고 채널이 형성되어 소스와 드레인 사이에 전류가 VDS의 변화와 관계없이 일정하게 흐른다.

 

→ 포화상태에서 VGD가 문턱전압보다 VTH보다 작으면 드레인 영역 부근에서 반전층이 형성되지 않는다.

 

VGD = VTH를 핀치오프라고 부르며 이 상태를 포화영역이라고 부른다.

 

 

여기서, Pinch-off 현상이란?

전계효과 트랜지스터에 있어서, 역 바이어스 전압을 점차 증가시켜 나가면 두 전극으로부터 채널에 공핍층이 생겨서 결국 채널이 폐쇄되고 드레인 전류가 컷 오프되는 현상을 말한다. 핀치 오프에 의해서 전류가 흐르지 않게 되는 전극 간 전압을 핀치 오프 전압이라 한다.

 

→ 포화영역에서는 드레인 전압이 게이트 전압보다 높아서 채널 중의 일부분이 없어진다.

→ 채널길이가 줄어들면 IDS가 증가하고, VDS가 증가하면 게이트 길이의 변화가 커진다.