소모 및 향상 모드

Depletion and enhancement modes
일반적인 전압에서 고갈 유형 FET JFET, 폴리실리콘 MOSFET, 더블게이트 MOSFET, 메탈 게이트 MOSFET, MESFET. 고갈, 전자, 구멍, 금속, 절연체. 상단 = 소스, 하단 = 배수, 왼쪽 = 게이트, 오른쪽 = 벌크 채널 형성으로 이어지는 전압이 표시되지 않음

전계효과 트랜지스터(FET)에서 고갈 모드와 증강 모드는 트랜지스터가 0 게이트-소스 전압에서 ON 상태인지 OFF 상태인지에 해당하는 두 가지 주요 트랜지스터 유형이다.

강화 모드 MOSFET(금속-산화물-반도체 FET)는 대부분의 집적 회로에서 공통적인 스위칭 요소다. 이 장치는 제로 게이트-소스 전압에서 꺼진다. 게이트 전압을 소스 전압보다 높게 당겨서 NMOS를 켤 수 있고, 게이트 전압을 소스 전압보다 낮게 당겨서 PMOS를 켤 수 있다. 대부분의 회로에서 이것은 배출 전압을 향해 강화 모드 MOSFET의 게이트 전압을 당기는 것을 의미한다.

고갈 모드 MOSFET에서 장치는 일반적으로 제로 게이트-소스 전압에서 켜진다. 그러한 장치는 논리 회로(예를 들어 고갈 부하 NMOS 논리)에서 부하 "저항기"로 사용된다. N형 고갈 부하 장치의 경우 임계값 전압은 약 -3V가 될 수 있으므로 게이트 3V 음극(비교적으로 배수량은 NMOS의 소스보다 양수)을 당겨서 끌 수 있다. PMOS에서는 극성이 역전된다.

모드는 임계 전압의 부호(채널에서 반전 계층이 형성되는 지점에서 소스 전압에 상대적인 게이트 전압)로 결정할 수 있다. N-형 FET의 경우, 강화 모드 장치는 양의 임계값을 가지며, 고갈 모드 장치는 음의 임계값을 가지며, P-형 FET의 경우, 강화 모드는 음의 임계값을 가지며, 디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디-디삭제 모드는 양성이다.

키 전압(+3V 또는 -3V 임계값 전압 포함)
NMOS 피모스
강화 모드 Vds > V (일반)
켜짐: Vgs ≥ V + 3V
꺼짐: Vgs ≤ V 		Vd < V (일반s)
켜짐: Vg ≤ Vs - 3V
꺼짐: Vgs ≥ V
고갈 모드 Vds > V (일반)
켜짐s: Vg ≥ V
꺼짐: Vgs ≤ V - 3V 		Vd < V (일반s)
켜짐s: Vg ≤ V
꺼짐: Vgs ≥ V + 3V

게이트를 소스에서 배출 전압 쪽으로 약간 이상 가져가면 게이트 접점이 전방 바이어스될 것이기 때문에 접합 현장 효과 트랜지스터(JFET)는 고갈 모드다. 이런 기기는 산화물 절연체를 만들기 어려운 갈륨 비소와 게르마늄 칩에 사용된다.

대체 용어

일부 소스는 이 기사에서 "삭제 모드"와 "향상 모드"로 설명한 기기 유형에 대해 "삭제 유형"과 "향상 유형"을 말하며 게이트-소스 전압이 0과 다른 방향으로 "모드" 항을 적용한다.[1] 게이트 전압을 드레인 전압 쪽으로 이동하면 채널 내 전도도가 "향상"되므로 작동 강화 모드가 정의되며, 게이트를 배수구에서 멀리 이동하면 채널이 고갈 모드가 정의된다.

향상 부하 및 고갈 부하 로직 패밀리

고갈 부하 NMOS 로직은 1970년대 후반 실리콘 VLSI에서 지배적이 된 로직 패밀리를 말하며, 이 프로세스는 강화 모드와 고갈 모드 트랜지스터를 모두 지원했으며, 대표적인 로직 회로는 풀다운 스위치와 고갈 모드 장치를 부하 또는 풀업으로 사용했다. 고갈 모드 트랜지스터를 지원하지 않는 오래된 프로세스에서 구축된 로직 패밀리를 소급하여 강화 부하 논리 또는 포화 부하 논리라고 부르는데, 이는 강화 모드 트랜지스터가 일반적으로DD V 공급에 대한 게이트와 연결되고 포화 지역에서 작동되기 때문이다(때로는 게이트가 더 높은 쪽으로 치우쳐 있다). 더GG 나은 전력 지연 제품(PDP)을 위해 선형 영역에서 작동되는 V 전압. 하지만 부하가 더 많은 영역을 차지함.[2] 또는, 정적 논리 관문보다는, 고갈 모드 트랜지스터를 이용할 수 없는 프로세스에서 4상 논리 같은 동적 논리가 사용되기도 했다.

예를 들어 1971년 인텔 4004는 강화하중 실리콘-게이트 PMOS 로직을, 1976년 질로그 Z80은 고갈하중 실리콘-게이트 NMOS를 사용하였다.

역사

이집트 엔지니어 모하메드 M에 의해 입증된 최초의 MOSFET(금속-산화-반도체 전계효과 트랜지스터) 1960년 벨랩스의 아탈라와 한국인 엔지니어 다원 Kahng는 강화모드 실리콘 반도체 소자였다.[3] 1963년, 고갈 모드와 강화 모드 MOSFET는 모두 Steve R에 의해 설명되었다. 호프슈타인과 프레드 P. RCA 연구소의 Heiman.[4] 1966년 Westinghouse Electric의 T. P. Brody와 H. E. Kunig는 MOS 박막 트랜지스터(TFTs)의 강화 및 고갈 모드 인듐 비소화(InAs)를 조작했다.[5][6]

참조

  1. ^ John J. Adams (2001). Mastering Electronics Workbench. McGraw-Hill Professional. p. 192. ISBN 978-0-07-134483-8.
  2. ^ Jerry C. Whitaker (2005). Microelectronics (2nd ed.). CRC Press. p. 6-7–6-10. ISBN 978-0-8493-3391-0.
  3. ^ Sah, Chih-Tang (October 1988). "Evolution of the MOS transistor-from conception to VLSI" (PDF). Proceedings of the IEEE. 76 (10): 1280–1326 (1293). doi:10.1109/5.16328. ISSN 0018-9219.
  4. ^ Hofstein, Steve R.; Heiman, Fred P. (September 1963). "The silicon insulated-gate field-effect transistor". Proceedings of the IEEE. 51 (9): 1190–1202. doi:10.1109/PROC.1963.2488.
  5. ^ Woodall, Jerry M. (2010). Fundamentals of III-V Semiconductor MOSFETs. Springer Science & Business Media. pp. 2–3. ISBN 9781441915474.
  6. ^ Brody, T. P.; Kunig, H. E. (October 1966). "A HIGH‐GAIN InAs THIN‐FILM TRANSISTOR". Applied Physics Letters. 9 (7): 259–260. doi:10.1063/1.1754740. ISSN 0003-6951.