MOSFET, MOS   Metal Oxide Semiconductor FET  

(2023-09-14)

IGFET, Insulated-gate FET, MOSFET 파라미터, MOSFET 전류


1. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET)

  ㅇ 저 비용, 고 집적, 저 전력, 단순 공정의 반도체 트랜지스터 소자 
     - 크기가 작을수록 더 적은 전력 소모, 더 빠른 동작속도를 보임

  ※ [참고]  BJT,MOSFET 비교
     - (집적도 : MOSFET > BJT), (전력소모 : MOSFET < BJT)
     - (속도 : MOSFET < BJT), (신뢰성 : MOSFET < BJT)


2. MOSFET의 구조                           ☞ MOSFET 구조 참조

  ㅇ (수평) 기판(B) 위에, 소스(S),게이트(G),드레인(D)으로 구성된, pnp 또는 npn 접합 구조
     - 4개가 단자화(S, G, D, B)되어 외부와 연결됨

  ㅇ (수직)  3층 적층 구조                                
     - 금속-산화물-반도체(Metal-Oxide-Semiconductor)의 3층이 적층 구조를 형성

       

  ※ (명칭) IGFET (Insulated-gate FET)
     - 발명 초기, 게이트에, 금속을 사용했으나, 지금은 폴리실리콘을 사용 
     - MOSFET 보다는 IGFET가 더 적절한 명칭이나, 관습에 의해 MOSFET를 씀


3. MOSFET의 특징

  ※ ☞ MOSFET 특징 참조
     - 단극성 트랜지스터 (전자 또는 정공 중 1개의 전하캐리어 만이 관여)
     - 3 단자 소자 (게이트,드레인,소스)
     - 전압제어 전류원 역할 (게이트 인가 전압에 의한 전류 제어)
     - 응용 소자로써 활용 (증폭기,스위치 등)
     - 집적도 우수, 제조공정 단순, 소자절연 용이, 누설전류 작음, 소비 전력 매우 작음 등

  ㅇ 회로 기호 ☞ MOSFET 회로 기호 참조


4. MOSFET의 전류전류의 흐름 특성                                          ☞ MOSFET 전류 전압 특성 참조
     - 전류가 흐르는 장소
        . 소스,드레인 간의 전도채널로 만 전류가 흐르며, 기판과는 흐르지 않음
        . 이때, 게이트 전류는 0 (iG = 0)
           .. (게이트산화막 절연에 의해 전류가 차단되기 때문임)
     - 전류가 흐르는 원인
        . 소스,드레인 간에 반송자드리프트(Drift)에 의함
     - 전류의 의존성
        . 문턱 전압 Vth, 채널 길이 L, 채널 폭 W 등에 영향을 받음
              
[# i_D = k_{n} \left(\frac{W}{L}\right)(v_{GS} - V_{th})v_{DS} #]
ㅇ 여기서, 전도 채널 이란? ☞ MOSFET 전도채널 참조 - 드레인에서 소스전류가 흐를 수 있는 작은 전자 흐름 통로 (전도성 채널) . `채널 길이(L)`, `채널 폭(W)`, 그 위의 게이트 `산화막(SiO₂)`이 중요 역할을 함 - 전도성 채널(반전층)을 형성하려면, . 최소 VGS(≒0.3~0.5V) 필요 ☞ MOSFET 문턱전압 참조 - 전도성 채널(반전층)이 없을때는, . 드레인 소스 간에 높은 저항(약 1012 Ω) 있게됨 5. MOSFET의 동작 모드 ※ ☞ MOSFET 동작모드 참조 - VGS,VDS 크기에 따라 차단영역,선형영역,포화영역으로 다르게 동작함 . (게이트 소스 전압 VGS, 드레인 소스 전압 VDS) . `차단영역 (OFF)` 및 `선형영역 (ON)` : `스위치` 역할 . `포화영역` : `증폭기` 역할 6. MOSFET의 종류 ※ ☞ MOSFET 종류 참조 - 전도 채널의 유도 필요에 따라 : 공핍형 MOSFET, 증가형 MOSFET(더많이쓰임) - 유도된 전도 채널의 종류에 따라 : n-channel (nMOS), p-channel (pMOS) - 상보적 회로 : CMOS (pMOSnMOS 모두를 갖음, 기판은 p형 또는 n형 둘중 하나) 6. MOSFET의 주요 파라미터 : (제조 공정 특성/능력과 관련됨) ㅇ (소자 집적도와 관련됨) - Leff : 채널 유효 길이 (≒ 10 nm 정도) . 큰 드레인 전류를 얻기위해, 채널 길이를 최소화하는 능력 .. 소스 - 드레인오옴저항의 최소화 - tox : 산화막 두께 (≒ 15 정도) . 극도로 얇으면서 매우 일정한 절연체(유전체) 층을 만드는 능력 .. 게이트 하단에 생기는 전도 채널상의 전하 캐리어 양이 크도록함 .. (C = Q V = εA/t) * 위 두 값은 감소시킬수록 집적도,동작속도 등에 좋음 - 전도 채널물리적 길이 (L) 및 폭 (W) . 길이 (L) : 0.03 ~ 1 ㎛ . 폭 (W) : 0.05 ~ 100 ㎛ ㅇ (구조 특성과 관련됨) - Vth : 문턱 전압 . 강 반전을 생성하는데 필요한 최소 게이트 전압

트랜지스터 구분
   1. BJT   2. FET   3. JFET   4. MOSFET   5. CMOS   6. 박막 트랜지스터  
MOSFET
   1. MOSFET   2. MOSFET 특징   3. 공핍형,증가형 MOSFET  


Copyrightⓒ written by 차재복 (Cha Jae Bok)               기술용어해설 후원
"본 웹사이트 내 모든 저작물은 원출처를 밝히는 한 자유롭게 사용(상업화포함) 가능합니다"