[반도체 물성/ 공학 ] 반도체 총정리 (5) 전계효과 소자

안녕하세요, 이번에는 전계효과소자 에 관해서 이야기하겠습니다. 전계효과소자 특히 MOSFET은 가장 기본적인 회로 구현 단위로 크기가 작아, 저비용 고집적 회로를 제작할 수 있으며 전력 소모가 적고 속도가 바르므로 고주파 대역의 신호를 사용하는 칩등에 사용됩니다. 

목차

1. 반도체와 캐리어 모델링
2. 캐리어의 움직임
3. PN 접합 다이오드
4. 쌍극성접합 트랜지스터
5. 전계효과 소자
6. 반도체의 8대공정
7. 연산증폭기 

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전계효과 소자 FET 

전계효과 소자는  bipolar transistor 과 다르게 carrier이 오직 하나입니다. 

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mosfet의 구조는 위와 같습니다. gate 부분에서 전압을 통해 소스와 드레인 사이의 통로를 만듭니다. 게이트 산화막 밑 작은 통로가 생기고 이를 통해 전류가 흐르게 됩니다. 
FET라는 용어는 Field effect transistor이라는 뜻으로 게이트가 산화막을 통해 전기장을 사용하여 트랜지스터를 키고 끄는 것에 기인했습니다. 
MOSFET은 게이트 전압에 따라 꺼지거나 켜질 수 있습니다. 마치 하나의 on off 스위치처럼 이용할 수 있습니다. 

상보형 MOS 기술 

위 이미지는 소스와 드레인을 N으로 도핑한 만큼 NFET이라고 부릅니다. 전도채널에 전자가 풍부하여 N채널이라고 부르며 P패널은 반대입니다. 이때 게이트 전압이 일정 전압으로 올라가게 되면 NFET은 켜지고 PFET은 꺼집니다. 반대로 게이트 전압이 0이 되면 NFET은 꺼지고 PFET은 켜집니다. 이를 활용해 NFET과 PFET을 이용해 CMOS 회로를 만들수 있습니다. 아래 그림과 같이 동그라미가 있는 소자를 PFET, 동그라미가 없는 소자를 NFET이라고 합니다. CMOS는 전력소비가 매우적고 간단해서 IC칩의 기본이 되었습니다. 

오늘은 간단하게 FET에 대해 알아보았습니다. 사실은 훨씬 방대한 내용이 있지만 요약 글이다 보니 간단하게 적었습니다. 자세한 내용을 원하면 현대 반도체소자공학, 반도체소자 관련 책을 찾아보는 것을 추천드립니다.