1. MOSFET

 1> MOSFET란

MOSFET는 흔히 MOS라고 약하여 부르며 반도체 기억소자로 집적도를 높일수
있는 특징이 있어 대규모 집적회로에 많이 쓰인다.
 MOS는 Metal Oxide Semiconductor를 약칭한다.
 MOSFET도 역시 전도채널의 형식에 따라 n-채널과 p-채널로 구분되며 각각

구조상 증가형(Enhancement type)과 공핍형(Depletion type) 으로 구분한다.

 2>동작원리

소스와 드레인 사이의 게이트 전압에 의해 조절한다. P형기판인 실리콘에는 전류의 자유전자의 수가 매우 적으므로 소스와 드레인 사이의 높은 전압을 가해도 기판의 저항이 너무 크기때문에 전류가 흐를수 없다. 그러나 게이트 전압을 가하면 중간의 절연체인 Oxide때문에 전류가 흐를수 없다가 기판과 Oxide경계면에 전자가 모이게 되어 전도채널 (Condution channel) 이 형성되어 전류가 도통하게 된다.[즏가형 일반 구조]

2.J-FET 1>개념및 특징

 J (Junction)FET는 Gate-Channel 간의 PN접합으로 이루어져 있는데 보통 Transistor가 다수 캐리어와 반대극성의 소수 캐리어를 갖고 있으므로 바이폴러라 하는데 반하여 FET에서는 다수캐리어만이 존재하므로 유니폴러 라고 하다.

 -. 입력 임피던스가 높다.
 -. 전류성 noise가 매우작다.
 -. 혼변조 일그러짐이 거의 발생하지 않는다.
 -. 고속 스위칭이 가능하다.

 2>동작원리

 n형 반도체의 양쪽 끝에 오옴접촉으로
전극을 접촉시켜 이들 사이에 전압을 걸면
 전류가 흐르게 된다. 이때 흐르는 전류는
다수 케리어에 의해 운반되는 것이다.
 한편 n형 반도체 막대의 양 옆면은 억셉터
 원자로 강하게 도핑되어 있으며 n형 막대와
 p-n접합을 이루고 있다.
 옆의 그림에서 p+씁역을 게이트라 하고
 이것은 불순물 원자로 강하게 도핑되어
있으므로 공간전하층은 대부분 n형 반도체
 안에 생기며, 공간전하층으로 덮이지 않은
부분을 통해서 전자가 이동하여 전류를 형성하게 되는데 이부분을 채널이라고
한다.

 3.Electrical Characteristics

 1> 게이트 스레스홀드 전압 (Vth)

 -.Vth(문턱전압) 는 편의상 어느 작은 드레인 전류를 흘렸을 경우의 게이트-소스간의
바이어스 전압으로 나타내고 있다.
 Power MOSFET가 컷오프되어 있을때 VGS(off), 어느 드레인 전류가 흐를때 VGS(on)
 으로 VGS(off) < Vth < VGS(on) 이 성립한다.

 2> 드레인 소스간 ON저항 ( RDS(on) ) -.Bipolar TR의 Collector-Emitter간 포화전압 VCE(sat)에 대응하는 것으로 ON상태에서의 자기손실을 구한는 기준이 된다. 3> Forward on voltage (VDS) -.드레인 소스간 ON전압으로 RDS(on)과 마찬가지로 ON상태에서의 자기손실이 되는 것으로 전압값으로 표현한 것이다. 4> FET용량특성 -.FET에서 게이트 실리콘 산화막에 의해서 완전히 절연되어 있는 구조이기 때문에 드레인, 게이트, 소스간의 각 단자간 용량이 존재한다. FET의 드라이브에서는 입력용량 Ciss와 드라이브 회로의 임피던스와의 균형이 중요하다.

 이 입력용량을 충전하기 위해 게이트-소스간에는 게이트 전류가 _D
순간적으로 흐른다. 이 때문에 드라이브 회로의 임피던스가
낮을수록 스위칭 속도가 빨라진다._Cgd
입력용량 Ciss=Cgd + Cgs

Cds

출력용량 Coss=Cds + Cgd_G
궤환용량 Crss=Cgd

Cgs

5>Transconductance (gm)

S

-.증폭능력이 클 경우 낮은 게이트 드라이브 전압에서 고전류가 가능하고
 주파수 응답이 가능하다.
 전달특성은 채널의 폭과 길이, 게이트의 oxide 두께에 의해 결정된다.
 gm= ΔID / ΔVGS : FET의 감도 또는 증폭능력을 나타낸다.

 6>스위칭 특성

 -.FET가 다수 캐리어 디바이스이기 때문에 나타나는 현저한 특성은 스위칭 특성이다. 바이폴러 트랜지스터에 비해 매우 빠르고 고주파 동작이 우수하다. 이 특성을 살려서 고속 스위칭 레귤레이터 ( f = 100~300MHz )나 모터 컨트롤드에 응용된다.

 4. 응용

 1>POWER MOSFET

 ◈. Li-Ion Battery PAK 보호용소자
 <기능>
 -.과전압 충전 PROTECTOR (4.2V , 4.3V)
 -.과전압 방전제어 (2.2V 이하시 cell

 공급 전압 차단)
 -.과전류제어

Li-ion 전지가 과충전, 과방전 및 과전류로 되었을때, 전지를 보호하기 위해 1-cell 직렬 보호용 IC로 충전시에 이상이 발생해 과대전압이 인가될 때 일정시간 이상 각 전지에 인가되면 외부 FET-SW를 off하는 기능 (과충전 검출)과

 충전시에 전지의 과방전을 방전하기 위해 일정전압 이하에 각 전지의 전압을 떨어트리는 외부 FET-SW를 off하는 기능(과방전검출) 을 가진 IC이다. 또한 short로 인해 과전류가 흐를때 FET-SW를 off하는 기능(과전류검출)을 가지며 각 동작 상태에서 소비전류가 적게 흐르도록 설계되었다.

 2>J-FET

 ◈. u-Phone

 <기능>

 -.고이득, 저잡음 증폭기

 3>S-MOS

 ◈. 휴대용 BATT. 사용기기 , 캠코더, NOTE PC, MD

 H/P, HDD, CELL PHONE, STILL 카메라

 -. 사용조건 : VD= ~12V 이내 , 전류= ~20mA

-. 사용방법 : 전압 DRIVER, 고속 Switching ( ~100MHz)
-. 장점 : Gate 전류가 필요없어 micom dircet drive가능 (저 소비전력 설계가능 ) n-ch, p-ch 2개만으로 BRT전부대치 Vt 문턱전압으로 Noise면역성이 높음