MOSFET, MOS, IGFET   Metal Oxide Semiconductor FET, Insulated-gate FET  

(2017-03-08)
Top > [기술공통]
[기초과학]
[진동/파동]
[방송/멀티미디어/정보이론]
[전기전자공학]
[통신/네트워킹]
[정보기술(IT)]
[공업일반(기계,재료등)]
[표준/계측/품질]
[기술경영]
전기전자공학 >   1. 전기 (Electricity) 이란?
  2. 전기전자공학
[디지털공학]
[신호 및 시스템]
[회로해석]
[전자기학]
[초고주파공학]
[반도체]
[전자회로]
[전기공학]
[자동제어]
[전자공학(기타일반)]
반도체 >   1. 반도체
[도체 전도성]
[반도체 기초]
[반도체 재료]
[반도체 에너지밴드]
[반도체 평형상태]
[반도체 전하 이동]
[반도체 접합]
[다이오드]
[트랜지스터]
[집적공정]
트랜지스터 >   1. 트랜지스터
[트랜지스터 구분]
[BJT]
[MOSFET]
MOSFET   1. MOSFET
  2. 공핍형,증가형 MOSFET
[MOS 커패시터]
[MOSFET 구조]
[MOSFET 동작]
[MOSFET 파라미터]

Top > [기술공통]
[기초과학]
[진동/파동]
[방송/멀티미디어/정보이론]
[전기전자공학]
[통신/네트워킹]
[정보기술(IT)]
[공업일반(기계,재료등)]
[표준/계측/품질]
[기술경영]
전기전자공학 >   1. 전기 (Electricity) 이란?
  2. 전기전자공학
[디지털공학]
[신호 및 시스템]
[회로해석]
[전자기학]
[초고주파공학]
[반도체]
[전자회로]
[전기공학]
[자동제어]
[전자공학(기타일반)]
반도체 >   1. 반도체
[도체 전도성]
[반도체 기초]
[반도체 재료]
[반도체 에너지밴드]
[반도체 평형상태]
[반도체 전하 이동]
[반도체 접합]
[다이오드]
[트랜지스터]
[집적공정]
트랜지스터 >   1. 트랜지스터
[트랜지스터 구분]
[BJT]
[MOSFET]
트랜지스터 구분   1. BJT
  2. FET
  3. JFET
  4. MOSFET
  5. CMOS
  6. 박막 트랜지스터

1. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET)

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

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


2. MOSFET 구조

  ㅇ (수평) 서브스트레이트 위에 소스-게이트-드레인으로 구성된 pnp, npn 접합 구조
     - 소스(Source)  : 전하 캐리어의 공급
     - 게이트(Gate)  : 전하 캐리어의 흐름 조절
     - 드레인(Drain) : 전하 캐리어의 흡수
     - 서브스트레이트(Substrate) : 물리적 지지대 역할의 기판

     * 위 4개가 단자화되어 외부와 연결됨 

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

     - 재료 형태
        . 게이트(Gate)         : 금속에 가까운 고 농도 Poly Silicon
        . 산화막(Oxide Layer)  : 얇고 우수한 절연층 (SiO₂)
        . 기판(Substrate/Body) : n형 또는 p형 실리콘 반도체


3. MOSFET 특징

  ㅇ 단극성 트랜지스터               
     - 증폭,스위칭 등의 작용에서 전자 또는 정공 중 1개의 전하캐리어 만이 관여됨
        . 한편, 쌍극성 트랜지스터는,      ☞ BJT(쌍극 접합 트랜지스터) 참조

  ㅇ 3 단자 소자 : 게이트,드레인,소스
     - 단, 소스 및 드레인은 물리적으로 동일
     - 따라서, 서로 위치를 바꿀 수 있음

  ㅇ 게이트에 인가된 전압에 따라, 전압제어 전류원 역할 
     - 소스,드레인 사이의 전류 흐름의 제어,도통,차단이 게이트 전압에 의해 이루어짐  
        . 즉, 캐리어 이동 통로(channel)의 생성,조절,소멸이 제어됨
     - 증폭기,스위치 소자 등으로 활용 가능
 
  ㅇ 회로 기호 ☞ MOSFET 회로 기호 참조


4. MOSFET에서 `전하 공급` 및 `전류 흐름` 메커니즘전하 공급 
     - 채널을 흐르는 전하(전자,홀)는, 
     - 기판에서의 캐리어 생성으로부터 얻어지는 것이 아니라, 
     - 소스로부터 채널(반전층)로의 전하 주입을 통해 전하 공급이 이루어짐

  ㅇ 전류 흐름 
     - 소스-드레인 간 반송자드리프트(Drift)에 의함
        . 게이트-소스 전압 VGS 및 드레인-소스 전압 VDS에 따라,
        . MOSFET 동작모드, 문턱 전압 Vt, 채널 길이 L, 채널 폭 W 등이 영향을 받음
           
     - 한편, 게이트산화막 절연에 의해 전류가 차단되므로, 게이트 전류는 0 (iG = 0)


5.  MOSFET에서 전도 채널MOSFET 전도채널 참조

  ㅇ 드레인에서 소스로 전류가 흐를 수 있는 작은 전자 흐름 통로로써 전도성 채널이 존재함
      - 이에따른 `채널 길이`, `채널 폭`, 그 위의 게이트 `산화막`이 중요한 역할을 함

  ㅇ 전도성 채널반전층을 형성하게되는 최소 VGS 값       ☞ MOSFET 문턱전압 참조
      - 문턱전압 ≒ 0.3 ~ 0.5 V 정도

  ㅇ 전도성 채널이 없을때는, 드레인-소스 간에 높은 저항(약 1012 Ω) 있게됨


6. MOSFET 종류전도 채널 유무 : 공핍형 MOSFET, 증가형 MOSFET 
     - (공정)  채널이 미리 만들어지는지 여부에 따라 구분
     - (동작)  동작을 위해 채널이 유기될 필요가 있는지 여부에 따라 구분
     - (구조)  둘 다 동일 모양을 갖음

  ㅇ 전도 채널 종류  :  n-channel (nMOS), p-channel (pMOS)
     * (소스,드레인,서브스트레이트의 도핑 형태에 따라 구분)

     - n-채널 증가형(n-channel enhancement) MOSFET 경우 (증가형 nMOS)
        . 약 도핑된 p형 기판에 강 도핑된 n+ 영역을 확산시킨 것
     - p-채널 증가형(p-channel enhancement) MOSFET 경우 (증가형 pMOS)
        . 약 도핑된 n형 기판에 강 도핑된 p+ 영역을 확산시킨 것

  ㅇ 상보형 구조             : CMOS 
     - pMOS 및 nMOS 모두를 갖음, 기판은 p형 또는 n형 둘중 하나


7. MOSFET의 주요 파라미터   (소자 집적도와 관련됨)

  ㅇ Leff : 채널유효길이 (≒ 0.15 ㎛ 정도)
     - 큰 드레인 전류를 얻기위해 채널 길이를 최소화하는 능력
        . 소스-드레인 간 오옴저항의 최소화

  ㅇ tox  : 산화막 두께  (≒ 50 A 정도)
     - 극도로 얇으면서 매우 일정한 유전체층을 만드는 능력
        . 게이트 하단에 생기는 전도 채널상의 전하 캐리어 양이 크도록함 (C = Q V = εA/t)

  ※ 위 두 값은 감소시킬수록 집적도,동작속도 등에 좋음


[MOSFET] 1. MOSFET 2. 공핍형,증가형 MOSFET
[MOS 커패시터] [MOSFET 구조] [MOSFET 동작] [MOSFET 파라미터]
  1.   기술공통
  2.   기초과학
  3.   진동/파동
  4.   방송/멀티미디어/정보이론
  5.   전기전자공학
        1. 전기 (Electricity) 이란?
        2. 전기전자공학
    1.   디지털공학
    2.   신호 및 시스템
    3.   회로해석
    4.   전자기학
    5.   초고주파공학
    6.   반도체
          1. 반도체
      1.   도체 전도성
      2.   반도체 기초
      3.   반도체 재료
      4.   반도체 에너지밴드
      5.   반도체 평형상태
      6.   반도체 전하 이동
      7.   반도체 접합
      8.   다이오드
      9.   트랜지스터
            1. 트랜지스터
        1.   트랜지스터 구분
        2.   BJT
        3.   MOSFET
      10.   집적공정
    7.   전자회로
    8.   전기공학
    9.   자동제어
    10.   전자공학(기타일반)
  6.   통신/네트워킹
  7.   정보기술(IT)
  8.   공업일반(기계,재료등)
  9.   표준/계측/품질
  10.   기술경영

 
        최근수정     요약목록     참고문헌