MOSFET 작동 원리:기본 이해, 유형 및 응용 프로그램

MOSFET은 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터의 약자입니다. 기존의 트랜지스터와 마찬가지로 현대 전력 전자 분야에서 많은 응용 분야가 있는 트랜지스터 유형입니다. 또한, 그 기능은 전기가 흐르는 방식에 기반합니다. 다른 회로에서 MOSFET의 사용에는 많은 변형이 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이 기사에서는 MOSFET이 작동하는 방식, MOSFET의 기본 유형, BJT에 비해 이점 및 해당 애플리케이션에 대해 설명합니다. 또한 회로에서 MOSFET 작업을 수행하는 방법을 배우게 됩니다.

시작하겠습니다!

MOSFET이란 무엇입니까?

MOSFET은 소형 트랜지스터입니다. 트랜지스터는 트랜지스터를 통해 흐르는 전압의 양을 조절하여 전류의 흐름을 제어하는 데 사용되는 반도체 장치입니다.

BJT와 다른 점은 전류를 통과시키는 방법입니다. MOSFET에서 게이트 영역에 인가되는 전압은 드레인에서 소스로 흐르는 전류의 양을 결정합니다. 그리고 이 속성은 MOSFET에 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터라는 이름을 부여합니다. 흥미롭게도 이러한 트랜지스터는 신호를 증폭하거나 특정 종류의 전하 캐리어만 통과시킬 수 있습니다.

(모스펫 구조)

출처:위키 커먼즈

간단히 말해서, 폐쇄 회로에서 전기 흐름을 결정하는 3단자 장치입니다. 기본 구조 터미널은 다음과 같습니다. 소스(S), 게이트(G) 및 드레인(D). 그것이 하는 일은 적용된 게이트 전압에 따라 다릅니다. 하지만 본체를 생각하면 MOSFET은 4단자 소자입니다.

(전자 컴퓨터 하드웨어 배경이 있는 MOSFET)

MOSFET의 기본 유형

MOSFET에는 세 가지 기본 유형이 있습니다.

첫 번째 유형은 "N-채널 향상 모드 MOSFET" 또는 일반적으로 온(n-채널 MOSFET)입니다. 이는 단자에 0 입력 전압이 인가된 경우에도 드레인과 소스 사이의 채널을 통해 전류가 흐를 수 있도록 합니다. 또한 이는 동작을 위한 게이트 신호가 필요하지 않음을 의미하므로 간단한 디지털 회로에 유용합니다. 여기서 핀은 물리적으로 분리됩니다.

(N-채널 향상 모드 MOSFET)

두 번째 유형의 MOSFET은 "N-채널 공핍 모드" 또는 일반적으로 꺼짐(n-채널)입니다. 이 유형은 전원을 켜고 전류를 흐르게 하려면 음의 전압이 필요합니다. 또한, 이러한 형태의 트랜지스터는 오프 상태일 때 저항 역할을 하는 장점이 있다. 따라서 입력 전압 제어가 필요한 특정 응용 분야에서 매우 유용합니다. 핀이 물리적으로 연결되어 있습니다.

(N-채널 공핍 모드 MOSFET)

셋째, "P-채널 공핍 모드 MOSFET 트랜지스터"는 일반적으로 꺼져 있습니다(p-채널 MOSFET). 이 유형은 양전하가 단자를 통해 흐르지 않는 한 전류가 흐르지 않도록 차단합니다. 이는 이러한 유형의 트랜지스터가 절연체 역할을 한다는 것을 의미합니다. 따라서 항상 전류를 통과시켜야 하는 특정 용도에는 적합하지 않습니다.

(P-채널 공핍 모드 MOSFET)

마지막으로 "P-채널 향상 모드 MOSFET" 또는 일반적으로 온(p-채널) MOSFET입니다. 이 유형은 전류 전도를 위해 제로 게이트-소스 전압이 필요합니다. 또한 오프 상태일 때 에너지를 발산하지 않기 때문에 n-채널 대응물에 비해 이점이 있습니다. 이 기능을 사용하면 애플리케이션 전환에 사용할 수 있습니다.

(P-채널 향상 모드 MOSFET)

MOSFET은 어떻게 작동합니까?

가장 먼저 이야기해야 할 것은 MOSFET의 작동 방식입니다. 대답이 당신을 놀라게 할 것입니다!

(MOSFET 개략도)

출처:Wiki Commons

MOSFET은 전류가 단자에 흐르도록 하거나 적용된 전압에 의존하지 않는 방식으로 작동합니다. 이것은 금속 산화물 층에 인접한 반도체 표면에 인가된 전압에 의해 생성된 전기장 효과에 작용합니다. 결과적으로 MOSFET이 p형 또는 n형으로 작동할 수 있습니다.

게이트 전극은 소스의 채널과 장치 내의 드레인 영역 사이의 채널 전도도를 제어합니다. 이 작동 원리는 트랜지스터가 이상적인 스위치로 작동하도록 합니다. 따라서 회로를 통해 전기가 흐르는 방식을 제어할 수 있습니다.

MOSFET을 사용하는 방법입니다. 게이트 영역을 통해 흐르는 전압의 양을 제어하여 드레인-소스 채널의 드레인 전류를 결정할 수 있습니다.

(MOSFET 심볼 인라인 디자인)

주의, MOSFET 트랜지스터와 BJT 트랜지스터는 약간 다릅니다. BJT에서 전류는 컬렉터에서 이미 터로 흐르고 MOSFET에서는 이러한 흐름이 소스와 드레인 사이에서 발생합니다. 게이트 단자에 인가된 전압이 특정 임계 전압을 초과하면 전류가 이를 통해 흐르기 시작합니다.

BJT에 비해 MOSFET의 장점

BJT에 비해 MOSFET의 장점은 다음과 같습니다.

첫째, MOSFET은 보다 컴팩트한 회로를 만드는 데 유용합니다.
둘째, MOSFET은 BJT 트랜지스터보다 적은 전력과 에너지를 필요로 하므로 전체적으로 더 효율적입니다. 기본 전류가 없기 때문에 장치가 꺼진 상태에서 매우 적은 에너지를 소비합니다.
셋째, MOSFET은 BJT 트랜지스터보다 제조 비용이 저렴합니다. 따라서 집에서 또는 취미로 회로를 설계할 때 선호하는 선택입니다.
다음으로 MOSFET은 게이트 단자가 PNP 트랜지스터처럼 절연이 필요 없기 때문에 고온 환경에서 작동할 수 있습니다. 온도가 매우 높아지는 응용 분야에서 유용합니다.
마지막으로 MOSFET은 두 개의 전도 단자를 가지고 있기 때문에 전압 증폭에 유용합니다. 이 기능은 온 상태일 때 회로를 통해 더 많은 전류 흐름을 허용합니다. 대조적으로 BJT는 드레인에서 소스 터미널로 또는 그 반대로 전류를 전달하기 위해 하나의 터미널만 필요합니다.

(컴퓨터 엔지니어 핀셋)

MOSFET의 응용

MOSFET을 스위치로

MOSFET은 제어 전압에 대한 전력 애플리케이션에서 매우 유용합니다. 게이트 단자를 통해 전류 흐름 제어를 수행하여 이를 쉽게 수행할 수 있습니다. 결과적으로 (기본 스위치와 매우 유사) 켜지거나 꺼집니다. 또한, 이는 MOSFET이 전원을 공급받아야 하는 장치와 전원 사이의 인터페이스로 유용한 이상적인 장치가 되도록 합니다.