MOSFET 레포트
분야
hwp (a) N-체널 MOSFET 단면구조 (b) P-체널 MOSFET 단면구조
위의 그림은 n-체널 MOSFET와 p-체널 MOSFET의 단면 구조이다. MOSFET의 동작은 게이트와 실리콘 기판 사이에 전압을 인가하여 게이트 산화막에서의 수직 방향의 전계 세기를 크게 하면 실리콘 표면에 반전 캐리어가 모이게 된다. 이러한 반전 캐리어가 모인 실리콘 표면을 채널(channel)이라고 하며, 정공이 모인 경우 p-채널, 전자가 모인 경우를 n-채널이라 한다. 게이트 전압이 0V일 때 소스와 드레인 사이의 체널형성 여부에 따라 공핍형과 증가형으로 구분된다. 증가형 MOSFET의 경우 소스에 대한 게이트전압이 0V일때 체널이 형성되어있지 않아 드레인과 소스 간에 전류가 흐르지 않는다.
공핍형 MOSFET
양과 음의 게이트 소스 전압에서 동작함 음의 Vgs는 핀치 오프 전압이 될때까지 드레인 전류를 감소시켜 드레인 전류가 흐르지 않게 하고 전달특성은 음의 게이트 소스전압에 대해서는 동일하지만 양의 Vgs값에 대해서는 드레인 전류는 계속적으로 증가한다. 특히 게이트는 Vgs의 음과 양전압 상태에서는 채널과 절연되어 있으므로 디바이스는 Vgs 의 어떠한 극성에 대해서도 동작하지만 어느 경우나 게이트 전류는 흐르지 않는다.
증가형 MOSFET
디바이스 구조에는 드레인과 소스사이에 채널을 갖고 있지 않고 양의 게이트 소스전압을 인가하면 게이트 아래의 기판영역에 있는 정공을 밖으로 밀어내서 공핍영역을 발생시킨다.
게이트 전압이 충분히 큰 양전압일때 전자는 공핍영역으로 끌려 들어와 마치 공핍영역이 드레인과 소스사이의 n 채널로써 동작하도록 한다. 게이트 소스 전압이 임계 전압 Vt를 넘기 전에는 드레인 전류가 흐르지 않고 양전압이 임계 전압 Vt 이상에서 드레인 전류를 증가시키게 되는데 이때의 임계 전압 Vt를 문턱전압이라고 한다.
게이트-소스 전압VGS와 드레인-소스 전압VDS에 따른 MOSFET의 동작을 그림으로 보면
다음과 같다.
그림A