[트랜지스터] FET와 BJT의 차이점, FET 종류, MOSFET의 원리

 

 

안녕하세요. 취업한 공대누나입니다.

지난 시간까지 BJT에 대한 공부를 했는데요.

오늘부터는 FET에 대해 공부를 해보도록 하겠습니다.

오늘의 목차는 다음과 같습니다.

 

 

 

1. FET란?

우선 FET는 Field Effect Transistor의 약자입니다.

(전계효과 트랜지스터(FET)란 입력 전압에 의해서 전류가 조절되는 소자를 말합니다.

 

총 3개의 단자가 있습니다.

Source(S)는 캐리어를 공급해주는 역할을

Gate는 전류의 흐름을 제어해주는 역할을

Drain은 캐리어를 소자 밖으로 방출해주는 역할을 하게 됩니다.

Source의 캐리어가 Gate의 전압에 따라서

Drain쪽으로 가면서 전류가 흐른다라고 생각해주시면 됩니다.

 

BJT의 Emitter, Base, Collector와 각각 비슷한 역할을 하게 됩니다.

 

 

 

2. BJT와 FET의 차이점

 

지난 시간에 BJT와 FET의 중요한 차이점 하나에 대해서 말씀드렸는데요.

한번 더 짚고 넘어가겠습니다.

BJT는 (베이스)전류로 (컬렉터와 이미터 사이의)전류를 제어하는 소자

FET는 (게이트)전압으로 (드레인과 소스 사이의)전류를 제어하는 소자입니다.

 

이러한 차이점 외에 한 가지 중요한 차이가 더 있습니다.

바로 BJT는 양극성, FET는 단극성 이라는 것인데요.

BJT는 전자와 정공 둘다 전류에 기여하는 양극성 소자이고,

FET는 전자와 정공 둘 중 하나만 전류에 기여하는 단극성 소자입니다.

 

 

 

3. FET의 종류

 

FET는 구조에 의해서 분류하면

제어 단자가 PN접합으로 형성된 JFET와

제어 단자가 산화물에 의해 절연된 MOSFET 두 종류가 있습니다.

 

JFET와 MOSFET는 각각 전류의 통로가

전자를 캐리어로 하면 N채널이라고 하고

정공을 캐리어로 하면 P채널이라고 합니다. 

 

 

 

4. MOSFET의 원리

 

MOSFET는 Metal Oxide Semiconductor FET로 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터입니다.

제작 방법에 따라서 증가형(Enhancement) MOSFET와

공핍형(Depletion) MOSFET으로 구분됩니다.

 

 

우선 N채널 증가형 MOSFET을 보겠습니다.

 

P형 기판에 5가의 불순물을 높은 농도로 주입하여 N+영역을 만들어줍니다.

그리고 이곳에 금속을 접촉하여 소스와 드레인 단자를 만들어 줍니다.

소스와 드레인 사이의 영역이 채널이 되며, 채널 영역 위에는 얇은 SiO2 산화막이 형성되고

그 위에 게이트 전극이 만들어집니다.

 

여기에 1. 게이트에 +전압을 인가하게 되면 2. 게이트 산화막 아래에 전자들이 모이게 되고

이것을 우리는 채널이 형성되었다라고 말합니다.

그러면 이 채널을 통해서 소스와 드레인 사이에 전류가 흐르게 됩니다.

 

 

이제 공핍형 MOSFET의 동작을 살펴보겠습니다.

증가형 MOSFET와 구조는 동일하나 제조과정에서 채널이 미리 만들어집니다.

소스와 드레인이 채널에 의해 서로 연결되어 있습니다.

 

이때 1. 게이트에 -전압이 인가되면, N채널 영역의 다수 캐리어인 전자가

기판 아래쪽으로 밀려나고 그 자리에는 공핍영역이 형성됩니다.

따라서 채널 영역에는 다수 캐리어이니 2. 전자가 감소하게 되어 드레인 전류가 감소하게 됩니다.

이렇게 드레인 전류가 게이트에 인가되는 -전압의 크기에 비례하므로

게이트 전압에 의해 소스와 드레인 전류 조절이 가능하게 됩니다.

 

 

 

FET도 BJT와 마찬가지로

스위치 또는 증폭 작용을 할 때 사용합니다.

천천히 읽어보면 이해하실 수 있습니다.

언제든지 궁금한 내용이 있으시면 댓글 달아주세요.

다음 시간에는 JFET와 FET의 다른 특성들에 대해 알아보도록 하겠습니다.

수고하셨습니다.