[NEW] 세상을 움직이는 소자 MOSFET, A부터 Z까지 | mosfet 구조 – Pickpeup

mosfet 구조: นี่คือโพสต์ที่เกี่ยวข้องกับหัวข้อนี้

MOSFET

 Metal Oxide Semi-conductor

Field Effect Transistor 이며,

디지털 집적 회로의

중심이 되고있는 반도체 소자입니다.

 

이번 포스팅에서는 반도체 전공자들을 위해

MOSFET의 구조, 동작, 최근 이슈에대해

정성적으로 알아 볼 거에요!

▼공식들과 정량적인 내용이 궁금하다면?▼

https://www.facebook.com/<wbr />youngdisplay/posts/<wbr />1917694334926427

​ 

MOSFET은 4단자

Source, Gate, Drain, 기판의 접지로 구성되며

금속-산화물-반도체 구조로 이루어져있어요.

위의 이미지와 같이
n채널 MOSFET의 반도체부분은

p형 기판과 게이트 산화물의 양 쪽의

n형 반도체로 구성되어 있고
p채널 MOSFET은 n형 기판과

양 쪽에 p형 반도체로 구성되어 있어요.

산화물 아래, 소스와 드레인 단자 사이의

영역은 채널 영역으로 불려요.

이 채널 영역이 MOSFTET의 핵심! 이에요.

 

그럼 MOSFET의 동작 원리를 한번 살펴볼까요?

n채널 MOSFET의 경우를 살펴 볼게요

 게이트에 전압을 걸어주면

수직 방향으로 전기장이 인가되는데

이 전기장은 반도체 영역까지 영향을 미쳐요.

이 전기장이 반도체 영역까지 영향을 미치면

전압에 의해 p형 기판의

전자 또는 정공들이 끌려와

전자 또는 정공 층을 형성 시켜요

위의 그림과 같이 – 전압을 인가하여

산화물 근처에 p형의 정공들이 쌓여

드레인에서 소스로

전자가 흘러가지 못하는 상태

Accumulation 상태라 합니다

반대로 + 전압을 인가하여

p형의 전자들이 쌓여

드레인에서 소스로 전자가 흐를 수 있도록

길을 만들어 준 상태

Inversion 상태라 하며
이때의 전자 층을

채널 영역이라 합니다!

 

p채널 MOSFET은 반대로음의 전압을

걸어주어 정공 층을 형성 시켜

이 정공 층이 채널 영역이겠죠?!

 

이렇게 게이트 전압 (VGS)에 의하여

채널이 형성되고 나면

이제 채널의 전자들이 흐르도록 힘을 가해주는 것은

소스 드레인 전압 (VDS)인데요. 

VDS에 +전압이 인가되면

채널을 통해

전자는 소스에서 드레인으로 흘러요.

 

따라서 전류는 드레인에서 시작하여
소스 방향으로 흐르겠죠?

 

이를 드레인 전류, ID라고 합니다.

결론적으로 VGS에 의해 수직으로 걸리는

전기장이 전류의 흐름을 제어하기 때문에

트랜지스터의 역할인 스위칭 역할을 하며, 따라서

MOSFET (Metal Oxide Semi-conductor

 FieldEffect Transistor)인거죠! 

이전 챕터에서

게이트전압(VGS)와 드레인소스 전압(VDS)는

드레인 전류 ID를 결정하는데

매우 중요한 변수 인걸 알았어요

READ  [Update] Shadow Companies Present Palm Oil Investor Risks and Undermine NDPE Efforts | shadows chain reaction - Pickpeup

따라서 이번 챕터에서

 VGS와 VDS에 따른 ID 특성

알아 볼 건데요!

먼저 MOSFET의 중요한 전기적 특성 변수인

문턱전압 VT를 짚고 넘어 갈게요!

문턱전압이란 어떤 장치 및 전자 부품이

동작을 시작하는 전압입니다.

여기선 MOSFET이 동작을 시작하는 전압이겠죠?

MOSFET이 동작을 시작한다는 것은

채널을 통해 전류가 흐른다는 것인데요

채널을 통해 전자와 정공이 이동하기 위해선

채널이 먼저 형성 되어야겠죠?

챕터1에서 설명 하였듯이

채널 형성을 좌우하는 전압은

VGS 입니다.

따라서 VGS > VT 일때 채널이 형성되어

전류가 흐른다는 말이에요.

<세 가지 VGS 값에 따른 ID-VDS 특성>

위의 그래프에서 VGS < VT일 때 ID = 0 인걸

확인 할 수 있어요.

VGS > VT 일 때 VDS가증가함에 따라

ID도 비례하여 증가함을 확인 할 수 있죠.

또한, 상대적으로 더 큰 VGS가인가되면

채널의 전자 밀도가 증가하기 때문에

채널의 전도도가 증가하여

그래프의 기울기가 커지는 것을 확인 할 수 있어요.

ID-VDS 특성 곡선을 더 확장하여

살펴보면 아래 그래프와 같은데요

<n채널 MOSFET의 ID-VDS 곡선>

위의 그래프에서 보다시피

VDS > VGS – VT 로 바이어스 되었을 때

ID가 더 이상 증가하지 않는걸 확인 할 수 있어요.

이렇게 ID가 일정한 구간을

포화영역이라 하는데

이상적인 MOSFET은 포화영역에서
ID는 VDS에 영향을받지 않아요. 

 

여기까지 MOSFET의 구조와

동작 원리 이해 되셨나요~?


다음 챕터에서는 MOSFET에 대하여

좀 더 흥미로운 점을 알아볼게요!

이번 챕터에서는 회로의 집적도가 높아져

MOSFET의 미세화에 따라 발생하는 문제들을

다뤄보도록 할게요!

 

MOSFET의 채널의 길이가 짧아지면

동작 속도가 빨라지며 작은 전압에도 작동 시킬 수 있어요

 

따라서 반도체 산업의 성장에 따라

채널의 길이는 갈수록 짧아지고 있는데요

그로 인해 발생하는 여러가지 문제들 중

DIBL, Punch-through
Hot carrier 등을 설명 해드릴게요!

<Punch through>

 

n채널 MOSFET의 반도체부분도

npn 반도체이기 때문에

p형과 n형 사이에 공핍층이형성되죠

이때 채널이 짧으면

VDS를 계속 높여주었을 때

공핍층끼리 서로 맞닿게 되어요

공핍층끼리 서로 맞닿으면

게이트 전압에 상관 없이

전자가 Source에서 Drain으로

쪼르륵 넘어가게 되겠죠?

READ  [NEW] 울버햄튼 뉴캐슬 황희찬 무료 중계 사이트 (21년 10월2일) | 킥오프 사이트 - Pickpeup

따라서 MOSFET이 스위칭 역할을 못하게 되는 거죠

이러한 현상을 punch through 현상이라 해요

<DIBL>

n채널 MOSFET의 소스드레인

VDS>0 인 전압을 걸면

드레인의 장벽이 낮아져요

▼드레인의 장벽이 낮아지는 이유를 모르겠다면?▼

http://blog.naver.com/youngdisplay/221104936011

n채널 MOSFET의 반도체부분도

npn 반도체이니 Forward bias가걸리면

드레인의 장벽이 낮아지겠죠?!

그런데 이때 채널이 짧으니

앞에 언급한 punch through 현상이 일어나

게이트 전압에 상관 없이

전자들이 장벽을 휙휙 넘어가버려요

따라서 MOSFET이 스위칭 소자 역할을

할 수 없게 되기 때문에 문제가 되는 것이죠!

<Hot carrier>

 

n채널 MOSFET에서소스드레인에

전압을 걸어줬을 때 채널이 짧아지면

즉, 소스와 드레인 사이의 간격이 좁아지면

채널 위의 전자에 전계가 크게 걸려요

따라서 전자가 더 강한 에너지를 갖게 되죠

이때,  VGS> VT 인 전압을 걸어주면

채널을 지나가던 전자가

강한 에너지를 갖고 있기 때문에

위의 산화물 층에 박히거나 터널링이 발생해요. 

이해를 돕기 위하여

아래 이미지를 참고 해 주세요!

전자가 산화물 층에 박히면

산화물 층이 손상 되어 안좋겠죠?!

 

또한 전자가 산화물 층에 박히면
문턱전압 (Vt)가 높아지기 때문에

VGS에 더 높은 전압을 인가해야 채널이 형성되어요.

 

따라서 MOSFET의 성능이 낮아지죠!


위와 같이,

반도체 산업은 지난 30년 동안

지속적인 소자의 소형화를 통하여

집적도 향상 및 소자의 성능 개선 방향으로

발달 해 왔는데요,

이에 따라 생긴

소스와 드레인 사이의 누설전류의

해결이 가장 큰 난제입니다.

이를 위해, 게이트 절연막 두께를

낮추어 게이트의 전계 효과를 높임으로서

상대적으로 드레인에 의한 전계 효과를

상쇄시키는 방법,

이중게이트(Double-Gate) 구조로

소자를 만드는 방법 등의

해결 방안이 제시 되고 있어요.

반도체 소자의 소형화 기술이

언제 어떻게 한계가 올 지

궁금하네요!

여기까지 MOSFET의 기본 작동 원리부터

최신 이슈들까지 알아보았는데요~

이 포스팅을 읽은 분들 모두

MOSFET 완.벽.이.해 하셔서

기말고사 박살 내셨으면 좋겠네요~

 

읽어주셔서 감사합니다!

 

♥ LG디스플레이 영채널 소셜크리에이터 디:플이 직접 체험하고 작성한 리뷰입니다 ♥​


전자이론/양부판별법(BJT/MOSFET개요및 양부판별법편③)


트랜지스터(BJT), FET에 대한 기본이론및 역할과 양부 판별을 하는 방법에 관한 강의입니다.

นอกจากการดูบทความนี้แล้ว คุณยังสามารถดูข้อมูลที่เป็นประโยชน์อื่นๆ อีกมากมายที่เราให้ไว้ที่นี่: ดูเพิ่มเติม

전자이론/양부판별법(BJT/MOSFET개요및 양부판별법편③)

2강_접합FET/JFET(Junction Field Effect Transistor)구조와 동작원리, PN접합 다이오드 순방향바이어스, 역방향바이어스 이해하기


안녕하세요.
이번 시리즈 강좌는 트랜지스터(Transistor) 분류에 관한 설명입니다.
트랜지스터는 쌍극성 트랜지스터에 해당하는 BJT와 단극성 트랜지스터인 FET(Feild Effect Transistor)로 구분됩니다.
또한, BJT는 반도체 접합순서에 따라, PNP TR, NPN TR로 구분되며, FET는 제작방법에 따라, JFET(Junction FET)와 MOSFET로 나눌 수 있습니다. 또한, JFET는 nchannel JFET, nchannel JFET로 구분되며, MOSFET는 제작방법에 따라, 증가형 MOSFET과 공핍형(감소형) MOFET으로 나눌 수 있으며, 기판, 소오스, 드레인의 도평형태에 따라 nchannel과 nchannel로 구분됩니다.
이번 강좌는 트랜지스터에 대한 기본동작원리과 심볼에 대해서 설명을 하였습니다.
특히, MOSFET은 마이크로프로세서 및 반도체 등에 많이 활용되며, 실무에서도 많이 사용되는 전자소자로 여러분들께서 잘 이해를 하셔야 합니다.
고맙습니다.
JFET,PN접합다이오드,Transistor분류

2강_접합FET/JFET(Junction Field Effect Transistor)구조와 동작원리, PN접합 다이오드  순방향바이어스, 역방향바이어스 이해하기

MOSFET 간략한 설명


MOSFET 간략한 설명
drain current 식 유도에 대한 내용입니다.
NMOS로 설명하였고 PMOS는 부호만 반대입니다.

MOSFET 간략한 설명

MOSFET 양부 판정


N 채널 MOSFET 양부판정 방법입니다.
해당 mosfet datasheet 에서 중요한 data 부분
설명 합니다

MOSFET 양부 판정

파워 인버터 설명


파워 인버터 설명입니다. 이 비디오에서는 인버터가 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다. 우리는 자동차와 태양열에서 사용되는 동력 인버터를 보고 작동 원리를 이해할 수 있습니다. 그런 다음전기 기본 원리, 직류, DC, AC, 교류, 단상, 삼상 및 분할상, 전기, 진동 폭 변조, 가변 속도 드라이브, 삼상 정류 등을 다룹니다. 여기서 더 자세한 내용 배우기:
https://theengineeringmindset.com/
🎁 친애하는 친구 여러분, 더 많은 번역을 위해 재정을 지원하십시오. 여기에 기부하십시오 : https://www.paypal.com/paypalme/TheEngineerinMindset

📺
다이오드 설명: 👉 https://youtu.be/RI3uH0eo6ek
열전대 작동 방식 👉 https://youtu.be/zmJidY7N7q0
교류발전기 👉 https://youtu.be/ISDEqU6n_o
콘덴서에 대한 설명 콘덴서: 👉 https://youtu.be/oD4R0dG6qoQ
전압 설명 (영어) : 👉 https://youtu.be/w82aSjLuD_8
역률 설명 (영어): 👉 https://youtu.be/Tv_7XWf96gg
인덕터를 설명하다 👉: https://youtu.be/gUivTtU1TcU
공학적인 사고방식 👉: https://youtu.be/ISDEqU6n_o
electrical electronics engineering
전기의전자엔지니어링

파워 인버터 설명

นอกจากการดูบทความนี้แล้ว คุณยังสามารถดูข้อมูลที่เป็นประโยชน์อื่นๆ อีกมากมายที่เราให้ไว้ที่นี่: ดูวิธีอื่นๆMusic of Turkey

ขอบคุณที่รับชมกระทู้ครับ mosfet 구조

Leave a Comment