전계효과 트랜지스터라는 것은 또 뭘까?(2)_MOSFET

[덤보]

이제는 MOS-FET에 대해 알아보자.

FET라는 것은 앞서 Field Effect Transistor의 약자인것은 알았는데 MOS라는 것은 또 뭘까?

MOS-FET의 MOS는 Metal-Oxide-Semiconductor, 즉, 금속산화물 반도체라는 약자이고,
이것은 입력 게이트를 금속산화물로 만들었기 때문에 붙여진 이름이었으나 지금은 산화 실리콘을 사용한다.
따라서 MOS-FET는 금속산화물 반도체 전계효과 트랜지스터라고 표현한다.
MOS-FET 역시 J-FET와 마찮가지로 N, P 채널로 구성되고, 채널에 따라 NMOS-FET. PMOS-FET, cMOSFET로 구분한다. 

이러한 MOS-FET는 크게 Enhancement-type MOSFET와 Depletion-type MOSFET로 구별되는데,
Enhancement-type MOSFET는 증가형 MOSFET(E-MOSFET),

Depletion-type MOSFET는 공핍형 MOSFET(D-MOSFET)라고 하고
E-MOSFET와 D-MOSFET의 구조는 그림과 같다.
 

                                   E-MOSFET 구조                                          D-MOSFET 구조

여기서 증가형과 공핍형 FET의 차이는 Souce와 Drain 사이에 구조적인 채널이 없는 FET가 증가형 FET 즉 E-MOSFET이고

Souce와 Drain 사이에 채널이 형성되어 있는 FET가 공핍형 FET 즉 D-MOSFET이다.

그럼 MOSFET는 어떻게 동작하는 것일까?

E-MOSFET의 동작

E-MOSFET의 구조를 보면 소스와 드레인 사이에 채널 구조가 형성되어 있지 않아 전류가 흐를 수 없으나

게이트에 + 전압을 가하게 되면 SiO2 층에 생성된 전계가 P형 반도체에서 전자를 끌어당기게 되어 채널과 유사한

통로를 만들게 된다.

이렇게 만들어진 유사채널을  반전층 이라하며, 생성된 반전층에 의해 전류가 흐르게 된다.

이러한 반전층을 형성하여 전류가 흐르게 되도록 하는 게이트 전압을 스레쉬홀드(threshold)전압이라 한다.

                                                         E-MOSFET의 게이트 전압 공급과 전류흐름

D-MOSFET의 동작

D-MOSFET는 소스와 드레인 사이에 채널이 형성되어 있어 게이트에 전압을 걸지 않아도 전류가 흐를 수 있게된다.

이러한 D-MOSFET는 게이트 소스전압에 의해 공핍형 또는 증가형으로 동작하게 되는데

게이트 소스 전압을 - 전압으로 걸게되면 공핍형모드로, + 전압을 걸게되면 증가형모드로 동작하게된다. 

D-MOSFET 게이트에 - 전압을 걸게 되면 SiO2 층에 생성된 - 전계가 채널의 전자를 밀어내고 양이온이 생성되어

전류가 흐를 수 있는 채널이 감소하는 역할을 하게 된다.

채널 감소는 전류 흐름을 어렵게 하게 되므로 게이트에 - 전압을 걸면 전류 흐름이 감소하게 되어 공핍형으로 동작하게 된다.

또한 게이트에 + 전압을 걸게되면  이미 형성된 채널이 더욱 확산되어 E-MOSFET와 같은 증가형으로 동작하게 된다.

                           공핍형 모드                                                                    증가형 모드

D-MOSFET의 게이트 전압 공급과 전류흐름

MOS-FET 심볼

                                                 P 채널                                                    N 채널

                                                               증가형-MOSFET(E-MOSFET)

                                                 P 채널                                                     N 채널

                                                               공핍형-MOSFET(D-MOSFET)

[신승훈]

mes-fet이 추가됬으면 좋겠네요.

[덤보]

금속-반도체 전계효과 트랜지스터(Metal-semiconductor field-effect transistor/MESFET)는
캐리어의 높은 이동성으로 스위칭 속도가 매우 빠르기 때문에 높은 주파수대에서 사용이 가능하고 아날로그 회로와 디지털 회로 모두에 응용할 수 있는 광범위한 특성을 가지고 있는 FET랍니다.
하지만 장점이 많으면 단점 또한 많아 지는 것은 어쩔수 없는 현상이겠지요..

차후에 MESFET에 관련된자료를 쉽게 설명해서 올려놀 생각이랍니다.
많은 관심.. 감사드립니다.

[Der Techniker]

그렇군요. 설명에 감사드립니다.

그리고 질문이 있습니다. MESFET은 RF 회로 설계를 함에 있어서 많이 사용되는 것인가요?