[반도체소자] MOSFET

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)

MOS : Metal과 Oxide와 Semiconductor가 결합된 형태 (적층구조)

FET : 전계효과를 이용하여 전류의 흐름을 제어하는 트랜지스터

원리

Metal Gate에 인가되는 전압의 양을 조절해서, Source와 Drain 사이에 흐르는 전류를 제어

 

 

 

NMOS

n type mosfet

소스와 드레인 사이에 형성되는 채널이 n type

소스와 드레인이 n type 도핑

 

Gate에 (+) 전압을 가해주면, P기판의 정공이 채널층에서 밀려나고, 전자가 채널층으로 이동하여 전자가 흐를 수 있는 N-채널이 생성됨

소스에 (+), 드레인에 (-) 전압을 가해주면, 전류가 채널을 통해 소스에서 드레인으로 흐름

 

PMOS

p type mosfet

소스와 드레인 사이에 형성되는 채널이 p type

소스와 드레인이 p type 도핑

Gate에 (-) 전압을 가해주면, N기판의 전자가 채널층에서 밀려나고, 정공이 채널층으로 이동하여 정공이 흐를 수 있는 P-채널이 생성됨

소스에 (+), 드레인에 (-) 전압을 가해주면, 전류가 채널을 통해 소스에서 드레인으로 흐름

 

 

동작

축적 -> 공핍 -> 반전\

 

축적 (Accumulation)

NMOS의 Gate에 (-) 전압을 가하면, 정공이 채널층으로 이동하여 S/D 사이에 전류가 흐르지 못함

 

공핍 (Depletion)

NMOS의 Gate에 약한 (+) 전압을 가하면, 전자들이 채널층으로 이동하고 채널층의 정공과 결합하여 공핍층을 생성

 

반전 (Inversion)

NMOS의 Gate에 강한 (+) 전압을 가하면, 채널층에 전자가 쌓여, S/D사이에 전류가 흐를 수 있는 채널 형성

 

 

Mode

증가형 (Enhancement)

S/D 사이에 채널이 형성되어 있지 않음

gate에 전압을 가하지 않으면 전류가 통하지 않음

gate에 전압을 가해야 S/D 사이에 채널이 형성되며 전류가 통함

 

공핍형 (Depletion)

S/D 사이에 채널이 형성되어 있음 (P type 혹은 N type으로 도핑)

gate에 전압을 가하지 않은 상태에서 전류가 통함

gate에 전압을 인가하면 채널이 점점 줄어들어 전류가 흐르지 않음

-> 채널 형성을 위한 공정 step이 늘어나서, 특별한 경우에만 사용