[토끼] 3학년 1학기 실험 MOSFET

소개

실험 I
실험 6-1과 같이 MOSFET를 이용하여 게이트-소오스 전압을 조정하여 FET의 전류-전압 특성을 조사하라. VGS(th) 전압을 예측하라.

실험 II
회로 6-2의 MOSFET 회로를 구성하고 입력에 대한 출력의 비가 5가 될 수 있도록 바이어스를 조정하라.

실험 III
회로 6-3의 N-MOS와 P-MOS를 이용한 회로를 구성하고 Inverter로 동작함을 보여라.

목차

1. Title
2. Name
3. Abstract
4. Background
5. Simulation
- PSpice
6. Result
- 납땜, 오실로스코프, 엑셀 계산
7. Analysis
8. Conclusion

본문내용

4. Background
전계효과 트랜지스터(FET:Field Effect Transistor)는 BJT 와 더불어 증폭 기능을 갖춘 대표적인 반도체 소자이다. FET 의 전류 전도는 전자면 전자, 홀이면 홀 한 가지 캐리어로만 이루어지므로 단극성 트랜지스터(unipolar transistor)라 하기도 한다. 따라서 BJT에 비해 동작 원리는 간단하지만 여러 종류의 구조가 있다.

FET 종류에는 접합 FET(JFET), MOSFET 가 있으며 MOSFET 는 공핍형 MOSFET(D-MOSFET), 증가형 MOSFET(E-MOSFET)의 두 종류가 있다. 그리고 JFET 및 MOSFET 에는 각각 n-채널과 p-채널의 두 종류가 있다. 특히 MOSFET 의 경우는 전력 소모가 매우 낮기 때문에 디지털 소자로서 각광 받고 있다.

FET 와 BJT 간의 가장 중요한 차이점 : BJT 는 전류로 제어되는 종속 전류원으로 동작하지만 FET는 전압으로 제어되는 종속 전류원으로 동작한다는 점

JFET 의 구조
아래 그림은 n-채널 JFET 와 p-채널 JFET 의 구조 및 기호이며 두 소자는 구조가 완전히 반대이다.

그림 (a)에서 소스(source)와 드레인(drain) 사이를 연결해 주고 있는 n-형 반도체는 소스와 드레인간에 전류를 전도하는 채널 구실을 하므로 n-채널이라 한다. 게이트와 소스 및 게이트와 드레인간의 pn 접합부에는 결핍층이 형성되며 이 결핍층의 폭에 따라 채널의 폭을 가변 시킬 수 있다.

따라서 소스와 게이트 사이에 적절한 역방향 바이어스 전압을 인가하여 pn 접합부의 결핍층 폭을 조절하면 n-채널의 폭이 따라서 조절되며 이에 따라 채널을 통해 흐르는 전류를 제어할 수 있도록 하는 것이 JFET 의 기본 원리이다.

MOSFET
금속 산화막 반도체 (metal oxide semiconductor; MOS) FET는 JFET와는 달리 전류를 제어하는데 pn 접합을 이용하지 않는다. 그 대신 절연체인 산화막에 의해 채널로부터 절연되어 있는 게이트를 이용하여 전류를 제어하며 이와 같은 구조로 인해 IGFET(insulated gate FET)로 부르기도 한다.

참고자료

· Microelectronic circuits, 저자: Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith Chater4 MOSFET : pg 261 ~ pg 399
· Electronic Design,저자: C. J. SAVANT, Jr Chater 2 MOSFET : pg 179 ~ pg 216
· Pspice 기초와 활용 저자: 조용범, 목형수, 최평