Ch.11 전기장 효과 트랜지스터

전기전자회로 (2)

기계설계·자동화공학부기계설계 자동화공학부

10장의 구성

11 1 전기장 효과 트랜지스터의 분류11.1 전기장 효과 트랜지스터의 분류

11.2 증가형 MOSFET의 개요11.2 증가형 MOSFET의 개

11.3 MOSFET 회로 바이어스

11.4 대신호 MOSFET 증폭기

11 5 MOSFET 스위치11.5 MOSFET 스위치

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11.1 전기장 효과 트랜지스터의 분류

FET (Field Effect Transistor)의 분류

MOSFET (M t l O id S i d t FET)• MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET)

금속 산화 반도체 전기장 효과 트랜지스터

- 증가형 MOSFET (Enhancement mode MOSFET)

- 공핍형 MOSFET (Depletion mode MOSFET)

• JFET (Juction FET)

MOSFET과 JFET은 각각 n채널, p채널의 두 종류가 있다.MOSFET과 JFET은 각각 n채널, p채널의 두 종류가 있다.

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증가형 MOSFET 공핍형 MOSFET JFET

11.2 증가형 MOSFET의 개요

MOSFET의 단자와 구성

게이트 (Gate) : 소자의 개폐를 결정하는 단자 (베이스 역할)• 게이트 (Gate) : 소자의 개폐를 결정하는 단자 (베이스 역할)

• 소스 (Source) : 에미터 역할

• 드레인 (Drain) : 컬렉터 역할• 드레인 (Drain) : 컬렉터 역할

• 벌크 or 기판 (Bulk or Substrate) : FET의 몸체 역할

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11.2 증가형 MOSFET의 개요

게이트에 전압이 인가되지 않았을 경우

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11.2 증가형 MOSFET의 개요

게이트에 전압을 인가하는 경우

• 게이트에 인가된 전압에 의해 p형 반도체 부분에 n형 채널이 생긴다.p형 형 생

n 채널 MOSFET, NMOS 트랜지스터

• p형 기판에 생성된 채널을 반전층이라고 부르기도 한다.

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11.2 증가형 MOSFET의 개요

게이트와 드레인에 전압이 인가되는 경우

• 드레인에 인가된 전압이

증가할 수록 드레인 전류

• VDS에 따른 채널의 변화

증가할 수록 드레인 전류

가 증가한다.

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11.2 증가형 MOSFET의 개요

• 임계 전압 : VT (Threshold Voltage)

채널이 생성되기 위한 전압 채널이 생성되기 위한 전압

VGS > VT 을 만족시키는 경우에

채널이 생성된다채널이 생성된다.

• 차단영역 (Cutoff Region)

소스와 드레인 사이의 채널이 off되는 영역

VGS < VT : 채널 생성이 되지 않는다.

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11.2 증가형 MOSFET의 개요

• 트라이오드 or 옴 영역 (Triode or Ohmic Region)

채널 양끝이 동시에 되는 영역 채널 양끝이 동시에 on되는 영역

VGS > VT , VGD>VT : VGD=VGS+VSD=VGS-VDS>VT

]2[ 2DSDSTGSD vvVvKi

• 컨덕턴스 파라미터 K

W : 채널 폭

2OXC

LWK

W

L

μ

C

: 채널 폭

: 채널 길이

: 자유 전자의 이동도

: 산화층의 커패시턴스

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COX : 산화층의 커패시턴스

11.2 증가형 MOSFET의 개요

• 포화 영역 (Saturation Region)

드레인 쪽의 채널이 ff되는 영역

2TGSD VvKi

드레인 쪽의 채널이 off되는 영역

VGS > VT , VGD<VT : VGD=VGS+VSD=VGS-VDS<VT

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11.4 대신호 MOSFET 증폭기

공통 소스(common source) 증폭기

2TGSD VvKi • 포화 영역에서의 드레인 전류 :

2)( VKRiR2

2

)(

)(

TGLOAD

TGSLOADDLOADLOAD

VvKR

VvKRiRv

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11.4 대신호 MOSFET 증폭기

소스 팔로어(source follower) 증폭기

22

22TSGTGSD

iRvKVvvK

VvvKVvKi

DLOADTLOADG iRvKVvvK

TG Vvv

0121 222

2 vR

KvRKR

iLOAD

LOADLOAD

D RR LOADLOAD

2 122

1 vRKR

i LOADLOAD

D

22

2

2

412121 v

RKvRK

R LOADLOAD

LOAD

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11.5 MOSFET 스위치

CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

채널이 다른 MOS 집적회로를 짜맞추어 구성한 칩 동작속도는 늦지만 채널이 다른 MOS 집적회로를 짜맞추어 구성한 칩. 동작속도는 늦지만소비 전력이 매우 적다는 장점을 가지고 있어서 휴대용 계산기, 전자시계, 초소형 컴퓨터 따위에 널리 쓴다.

• CMOS 인버터

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