모스트랜지스터

요약 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터이다. 모스펫(MOSFET)이라고도 한다. 게이트 부분이 금속 산화막 반도체로 이루어진 것이 특징이며 이름도 이것에서 따온 것이다. 게이트 전압에 따라 채널의 전류가 변하여 증폭작용이 일어난다. 또, 게이트를 절연막 안에 넣어 전하를 주입할 수 있는데, 이는 전기적으로 휘발성이 없으면서 쓰고 읽기가 가능한 상태가 되므로 컴퓨터에서 롬(ROM)을 만들 때 사용된다.

1960년에 벨 연구소의 강대원(姜大元)과 마틴 아탈라(Martin Atalla)가 발명했다. 음극에 해당하는 소스(source)와 양극에 해당하는 드레인(drain) 간의 전류통로(채널)에서의 전기전도가 채널에 있는 산화막을 매개로 접촉한 제3전극(게이트)의 전압에 의해 제어된다.

게이트 부분은 금속(metal) 산화막(oxide) 반도체(semiconductor)의 3층으로 이루어지며, MOS는 이 3부분의 머리 글자를 딴 것이다. 전형적인 구조는, p형 실리콘 기판의 표면 가까이에 2개의 n형층을 만들어 이를 소스와 드레인으로 하고, 그 사이에 있는 기판 표면의 산화막(酸化膜) 위에 전극을 만들어 게이트로 한 구조이다.

게이트에 (－)전압을 걸면 기판에 있는 양공(陽孔)이 한쪽 방향으로 끌려, 산화막 바로 밑의 반도체 표면(채널)에 모이게 되어 소스와 드레인 간을 흐르는 전류가 증가한다. 반대로, 게이트에 (＋)전압을 걸면 양공은 게이트보다 멀리 밀려나 전류가 감소한다. 그러나 게이트의 전압을 더욱 올리면 반도체 내의 전자가 채널에 모이게 되어 반대로 전류가 증가한다.

이와 같이, 게이트 전압의 상태에 따라 채널의 전류가 변하므로 증폭작용이 일어난다. 채널의 전류가 전자에 의한 것을 n채널형, 양공에 의한 것을 p채널형이라 한다. MOS트랜지스터는 MOS-IC의 구성요소로서 널리 쓰일 뿐만 아니라, 고내압(高耐壓)·고출력·고주파 등에 대한 단체(單體) 트랜지스터로서의 용도로도 매우 넓다.

또 게이트를 절연막 안에 넣어 여기에 전하(電荷)주입이 가능한 구조로 한 것은, 전기적으로 개서(改書)를 할 수 있는 불휘발성 메모리(전기를 단절해도 기억이 유지됨)로 알려져 있는 ROM(롬:read only memory)에 사용된다.