5. 트랜지스터

트랜지스터는 전류의 증폭과 스위칭이 가능한 소자다.
Bipolar Junction Transistor와 Junction Field Effect Transistor로 나뉜다.

BJT는 이미터, 베이스, 콜렉터로 구성된다.
이미터와 콜렉터는 같은 type의 반도체고, 이미터가 더 높게 도핑되어 있다.

이미터와 베이스는 순방향 전압을,
베이스와 콜렉터는 역방향 전압을 인가한다.

pnp BJT라 할 때 V_EB는 입력회로, V_CB는 출력회로가 된다.
정공은 베이스로, 전자는 이미터로 주입된다.
V_EB에 의해 베이스에서 재결합이 없다면 정공은 콜렉터로 흐르게 된다.
즉, V_EB에 의해 I_C 출력량이 제어되고 V_CB로 스위칭된다.

---

FET는 소스, 게이트, 드레인으로 구성된다.
게이트는 캐리어의 흐름을 제어하는 역할을 하고
캐리어는 소스에서 드레인으로 흐른다.

n-channel JFET는 소스와 드레인이 n type에 연결되어 있고
게이트가 p에 연결되어 있는 pnp 구조다.

V_DS를 순방향으로 인가하면 전류가 흐른다.
하지만 게이트 쪽의 공핍층은 역방향이기 때문에
전압이 늘어날수록 공핍층의 두께가 늘어나고
일정 전압 이상에서 pinch off 되어 전류의 양이 제한된다.

V_DS(sat)=V_p+V_GS이므로
V_GS의 역방향 바이어스 크기에 따라 최대 전류가 제한된다.

---

MOSFET은 Metal-Oxide-Semiconductor를 일컫는다.

MOS에 전압이 인가되면 금속 쪽의 반도체 표면에 공핍층이 형성된다.
전압이 더 증가하면 공핍층의 폭은 증가하지 않고
공핍층 표면에 전도 전자가 증가해 반전층이 형성된다.

증가형 n-MOSFET은 고전압에서 전자의 반전층이 형성되고
증가형 p-MOSFET은 저전압에서 정공의 반전층이 형성된다.

증가형 n-MOSFET은 npn구조로
소스와 드레인이 각각 n에, 게이트가 p에 연결된다.
V_GS는 순방향, V_DS는 역방향으로 회로를 구성한다.

V_GS>V_th로 문턱전압을 넘어야 반전층이 형성된다.
하지만 V_DS>V_DS(sat)인 경우 저항이 증가해 pinch off 되며
V_GD=V_GS-V_DS(sat)=V_th로 드레인 전류가 I_DS로 포화된다. 

따라서 V_GS가 반전층의 너비를 결정하고 V_GS가 전류량을 제어한다.