기본 전자 장치-MOSFET
FET에는 높은 드레인 저항, 중간 입력 임피던스 및 느린 작동과 같은 몇 가지 단점이 있습니다. 이러한 단점을 극복하기 위해 고급 FET 인 MOSFET이 발명되었습니다.
MOSFET은 Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor 또는 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor의 약자입니다. 이것은 절연 게이트 전계 효과 트랜지스터를 의미하는 IGFET라고도합니다. FET는 고갈 및 향상 작동 모드에서 작동합니다. 다음 그림은 실용적인 MOSFET의 모습을 보여줍니다.
MOSFET의 구성
MOSFET의 구성은 FET와 약간 유사합니다. 산화막은 게이트 단자가 연결된 기판 상에 증착된다. 이 산화물 층은 절연체 역할을하므로 (sio 2 는 기판에서 절연 됨) MOSFET은 IGFET라는 또 다른 이름을 갖습니다. MOSFET의 구성에서 저농도로 도핑 된 기판은 고농도로 도핑 된 영역으로 확산됩니다. 사용되는 기판에 따라 다음과 같이 불립니다.P-type 과 N-type MOSFET.
다음 그림은 MOSFET의 구성을 보여줍니다.
게이트의 전압은 MOSFET의 작동을 제어합니다. 이 경우 채널에서 절연되어 있으므로 양 및 음 전압이 게이트에 적용될 수 있습니다. 네거티브 게이트 바이어스 전압으로 다음과 같이 작동합니다.depletion MOSFET 양의 게이트 바이어스 전압에서는 Enhancement MOSFET.
MOSFET의 분류
구조에 사용되는 재료의 유형과 작동 유형에 따라 MOSFET은 다음 그림과 같이 분류됩니다.
분류 후 MOSFET의 기호를 살펴 보겠습니다.
그만큼 N-channel MOSFETs 간단히 NMOS. N 채널 MOSFET의 기호는 다음과 같습니다.
그만큼 P-channel MOSFETs 간단히 PMOS. P 채널 MOSFET의 기호는 다음과 같습니다.
이제 N 채널 MOSFET의 구조적 세부 사항을 살펴 보겠습니다. 일반적으로 NChannel MOSFET이 주로 사용되므로 설명을 위해 고려됩니다. 또한 한 유형의 연구가 다른 유형도 설명한다는 것을 언급 할 필요가 없습니다.
N- 채널 MOSFET의 구성
작동을 이해하기 위해 N 채널 MOSFET을 고려해 보겠습니다. 저농도로 도핑 된 두 개의 N 형 영역이 확산되어 소스 및 드레인 역할을하는 저농도 P 형 기판이 취해집니다. 이 두 N + 영역 사이에서 확산이 발생하여 N 채널을 형성하고 드레인과 소스를 연결합니다.
얇은 층 Silicon dioxide (SiO2)전체 표면에 걸쳐 성장하고 드레인 및 소스 단자 용 오믹 접점을 그리기 위해 구멍이 만들어집니다. 전도 층aluminum 전체 채널에 걸쳐 있습니다. SiO2게이트를 구성하는 소스에서 드레인까지의 레이어. 그만큼SiO2 substrate 공통 또는 접지 단자에 연결됩니다.
구조로 인해 MOSFET은 BJT보다 칩 면적이 매우 적으며, 이는 바이폴라 접합 트랜지스터와 비교할 때 점유율의 5 %입니다. 이 장치는 모드에서 작동 할 수 있습니다. 고갈 및 강화 모드입니다. 세부 사항에 대해 알아 보겠습니다.
N-채널 (공핍 모드) MOSFET 작동
지금은 FET와 달리 게이트와 채널 사이에 PN 접합이 없다는 생각이 있습니다. 우리는 또한 확산 된 채널 N (두 개의 N + 영역 사이),insulating dielectric SiO2 그리고 게이트의 알루미늄 금속 층은 함께 a를 형성합니다 parallel plate capacitor.
NMOS가 공핍 모드에서 작동해야하는 경우 다음 그림과 같이 게이트 단자는 음의 전위에 있어야하고 드레인은 양의 전위에 있어야합니다.
게이트와 소스 사이에 전압이 가해지지 않으면 드레인과 소스 사이의 전압으로 인해 일부 전류가 흐릅니다. 음의 전압을VGG. 그런 다음 소수 캐리어, 즉 구멍, 매력을 얻고 근처에 정착SiO2층. 그러나 대부분의 캐리어, 즉 전자는 반발합니다.
약간의 부정적인 잠재력을 가지고 VGG 일정량의 드레인 전류 ID소스를 통해 배출됩니다. 이 음전위가 더 증가하면 전자가 고갈되고 전류가ID감소합니다. 따라서 더 부정적인 적용VGG, 드레인 전류 값이 작을수록 ID 될거야.
드레인에 가까운 채널은 소스 (FET에서와 같이)보다 더 많이 고갈되고이 효과로 인해 전류 흐름이 감소합니다. 따라서 공핍 모드 MOSFET이라고합니다.
N 채널 MOSFET 작동 (향상 모드)
전압의 극성을 변경할 수 있다면 동일한 MOSFET을 향상 모드에서 사용할 수 있습니다. VGG. 따라서 게이트 소스 전압이있는 MOSFET을 고려해 보겠습니다.VGG 다음 그림과 같이 양수입니다.
게이트와 소스 사이에 전압이 가해지지 않으면 드레인과 소스 사이의 전압으로 인해 일부 전류가 흐릅니다. 약간의 양의 전압을VGG. 그런 다음 소수 캐리어, 즉 정공이 반발되고 다수 캐리어 즉 전자가SiO2 층.
약간의 긍정적 인 잠재력과 함께 VGG 일정량의 드레인 전류 ID소스를 통해 배출됩니다. 이 포지티브 잠재력이 더 증가하면 전류ID 소스로부터의 전자의 흐름으로 인해 증가하고 이들은에 적용된 전압으로 인해 더 밀려납니다. VGG. 따라서 더 긍정적 인 적용VGG, 더 많은 드레인 전류 값 ID될거야. 전류 흐름은 공핍 모드보다 전자 흐름의 증가로 인해 향상됩니다. 따라서이 모드는Enhanced Mode MOSFET.
P-채널 MOSFET
PMOS의 구성 및 작동은 NMOS와 동일합니다. 가볍게 도핑n-substrate 두 가지가 많이 도핑 된 P+ regions확산됩니다. 이 두 P + 영역은 소스 및 드레인 역할을합니다. 얇은 층SiO2표면에서 자랍니다. 다음 그림과 같이 구멍이이 레이어를 통해 절단되어 P + 영역과 접촉합니다.
PMOS의 작동
게이트 터미널에 음전위가 주어지면 VGG 드레인 소스 전압보다 VDD그러면 존재하는 P + 영역으로 인해 확산 된 P 채널을 통해 정공 전류가 증가하고 PMOS는 Enhancement Mode.
게이트 터미널에 양의 전위가 주어지면 VGG 드레인 소스 전압보다 VDD, 그런 다음 반발로 인해 고갈이 발생하여 전류 흐름이 감소합니다. 따라서 PMOS는Depletion Mode. 구조는 다르지만 두 MOSFET 유형 모두에서 작동 방식이 비슷합니다. 따라서 전압 극성이 변경되면 두 유형 모두 두 모드에서 모두 사용할 수 있습니다.
이것은 드레인 특성 곡선에 대한 아이디어를 가지고 있으면 더 잘 이해할 수 있습니다.
드레인 특성
MOSFET의 드레인 특성은 드레인 전류 사이에 그려집니다. ID 그리고 드레인 소스 전압 VDS. 입력의 다른 값에 대한 특성 곡선은 아래와 같습니다.
실제로 언제 VDS 증가, 드레인 전류 ID 증가해야하지만 적용된 VGS, 드레인 전류는 일정 수준에서 제어됩니다. 따라서 게이트 전류는 출력 드레인 전류를 제어합니다.
전송 특성
전송 특성은 값의 변화를 정의합니다. VDS 변화와 함께 ID 과 VGS고갈 및 강화 모드 모두에서. 아래의 전달 특성 곡선은 드레인 전류 대 게이트 대 소스 전압에 대해 그려집니다.
BJT, FET 및 MOSFET 비교
위의 세 가지를 모두 논의 했으므로 이제 일부 속성을 비교해 보겠습니다.
| 자귀 | BJT | FET | MOSFET |
|---|---|---|---|
| 기기 종류 | 전류 제어 | 전압 제어 | 제어되는 전압 |
| 현재 흐름 | 양극성 | 단극 | 단극 |
| 터미널 | 교환 불가 | 교환 가능 | 교환 가능 |
| 작동 모드 | 모드 없음 | 고갈 모드 만 | 향상 및 고갈 모드 모두 |
| 입력 임피던스 | 낮은 | 높은 | 매우 높음 |
| 출력 저항 | 보통의 | 보통의 | 낮은 |
| 작동 속도 | 낮은 | 보통의 | 높은 |
| 소음 | 높은 | 낮은 | 낮은 |
| 열 안정성 | 낮은 | 보다 나은 | 높은 |
지금까지 다양한 전자 부품 및 그 유형과 함께 구성 및 작동에 대해 논의했습니다. 이러한 모든 구성 요소는 전자 분야에서 다양한 용도로 사용됩니다. 이러한 구성 요소가 실제 회로에서 사용되는 방법에 대한 실제 지식을 얻으려면 전자 회로 자습서를 참조하십시오.