MOSFET 에너지 밴드

소개글

MOSFET의 각 바이어스 상태에 따른 에너지 밴드 다이어그램과 그러한 상태에서의 수송자 전송 현상

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본문내용

MOSFET은 Metal+Oxide+Semiconductor+Field+Effect+Transister로 mos 구조를 가지는 전기장 효과를 이용한 Transister라고 할 수 있다. 구조를 살펴보면 Mos 구조에 Source와 Drain이 추가된 것을 확인할 수 있다. Source는 전자의 공급원 역할을 하는데 이 전자는 source에서 들어와 Drain으로 이동하게 된다. 따라서 전자에 의해 Drain Current, 즉 전류 ‘ID’ 는 Drain에서 Source 방향으로 흐르게 된다. MOS에서는 전류의 흐름이 없었지만 MOSFET에서는 전류의 흐름이 있게 된다. 이러한 ‘ID’ 의 크기를 Gate 전압으로써 조절할 수 있는 것이 MOSFET의 특징이다.

더 자세히 알아보면 Gate 전압에 음의 전압을 걸어주게 되면 hole들이 silicon과 oxide surface 사이에 많이 모여있어 Mos 구조는 Accumulation 모드에서 동작하게 된다. 따라서 전류의 흐름이 발생하지 않아 Off 상태가 되게 된다. 다음은 Gate에 Threshold Voltage보다 작은 양의 전압을 걸어주게 되면 Surface 근처에 약간의 Carrier들이 존재하지만, Depletion 영역이 만들어지게 된다. 따라서 Drain에 약간의 전압을 인가한다고 하여도 Carrier가 거의 존재하지 않기 때문에 전류가 거의 흐르지 못한다. 이러한 상태를 Subthreshold 상태라고 한다. 마지막으로 Gate에 Threshold Voltage 이상의 전압을 인가하게 되면 Inversion 모드에 의해 Surface 근처에 전자들이 많이 모이게 된다. 따라서 Drain에 양의 전압을 인가하게 되면 전자가 Source에서 Drain 쪽으로 이동하기 쉬워지고 Drain Current가 잘 흐를 수 있게 된다. 이처럼 Source에서 Drain 쪽으로 전자가 모여있는 영역을 Channel이라고 부른다. 정리하면 MOS의 동작 모드를 Gate에 인가하는 전압을 조절함으로써 변경할 수 있는 것이다.

참고 자료

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