pmos 스위치 원리가 궁금합니다.
안녕하세요 반도체를 공부하고 있는데 의문이 들어 질문드립니다.
제가 이해한 바로는 pmosfet에서 gate에 건전지의 +극을 연결하면 metal의 전자가 건전지+극으로 이동하게 되고 이로 인해 metal은 전자가 부족한 상태가(+) 됩니다. 이로 인해 metal 밑의 산화막 (sio2)의 전자가 상대적으로 metal쪽으로 쏠리게 되고 (-) 전자가 워쪽 방향으로 쏠려 상대적으로 아래 방향은 (+)극을 가지게됩니다. 이로 인해 산화막 밑의 p형 반도체 양 옆에 위치한 n형 반도체의 자유 전자들이 +극의 자기장에 영향을 받아 p형 반도체의 윗부분으로 넘어와 전류가 흐를 수 맀는 길을 만든다고 이해했습니다.
그런데 mosfet은 gate 전압을 조절하여 스위치 역할을 한다고 배웠습니다. pmos에 +극을 연결하면 metal이 +극이 되어 pmos에 전류가 흐르는 상태가 되는데 (on) 이 상태에서 off를 시키려면 어떻게 해야하나요?
만일 gate와 건전지 사이에 스위치를 연결한다고 하더리도 한번 +극이 된 metal에 전자를 채워주지 않는 이상 스위치의 on off여부와 상관 없이 계속 metal은 +극이 되어 pmos에는 전류가 흐를 수 있을 것 같아 뭔가 이해가 되지 않아 질문드립니다.
안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어입니다.
질문자분이 설명해주신 부분에서 몇 가지 이해를 돕고자 합니다. PMOS의 스위칭 원리는 gate 전압을 제어하여 채널을 열고 닫는 방식으로 동작합니다. 일반적으로 PMOS 트랜지스터에서는 gate 전압이 소스 전압보다 낮아야 채널이 열리고 전류가 흐릅니다. 질문자분이 말씀하신 대로 gate에 +극을 연결하면 PMOS는 꺼진 상태(off 상태)가 됩니다. 즉, 소스와 게이트 간에 충분한 전압 차이가 있어야 전도 상태(on 상태)가 됩니다. +극과 gate를 연결했을 때, PMOS는 닫히게 되어 전류가 흐르지 않습니다.
기본적으로 PMOS의 on 상태를 유지하려면 gate 전압을 소스 전압보다 낮게 유지해야 하기 때문에, 전원이 제거되면 자연스럽게 게이트 전압과 소스 전압 차이가 줄어들어 PMOS는 꺼집니다. 따라서 gate와 소스 간 전압 차이를 적절히 조절하는 방식을 통해 PMOS의 스위칭을 제어할 수 있습니다.
제 답변이 도움이 되셨길 바랍니다.
안녕하세요. 전기전자 분야 전문가입니다.
PMOS 스위치는 gate 단자가 source보다 낮은 전압에 있을 때 on 상태가 됩니다. 질문자님의 설명대로 PMOS에서 gate에 + 전압을 걸면 off 상태가 됩니다. PMOS를 off 상태로 만들기 위해서는 gate에 source보다 높은 전압을 인가해야 합니다. 이것은 PMOS의 특성상 p형 반도체 내부에 전자들이 모이는 것을 막아 전류의 흐름을 차단하기 때문입니다. 만약 gate에 전압을 제거하거나 source 단자보다 낮은 전압을 인가하면 PMOS는 다시 on 상태가 됩니다. 이와 같은 특성 때문에 PMOS는 위상 반전 형태로 동작합니다. 이 동작 메커니즘을 이해하면 PMOS 스위치를 다양한 전자 회로에서 효과적으로 활용할 수 있습니다.
좋은 하루 보내시고 저의 답변이 도움이 되셨길 바랍니다 :)
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
PMOS 스위치는 게이트에 소스 전압보다 낮은 전압을 인가하면 켜지고
게이트 전압을 소스 전압과 같게하거나 더 높게 만들면 꺼집니다.
따라서 PMOS를 끄기 위해서는 게이트 전압을 소스 전압으로 되돌리면 되고
특별히 전자를 다시 공급하지 않아도 됩니다. 게이트 전하는 누설되어 사라지므로
스위치로 게이트 전압을 제어하면 됩니다.
감사합니ㅏㄷ.
안녕하세요. 유순혁 전문가입니다.
PMOSFET에서 게이트에 양전압을 걸면, P형 채널이 닫히며 OFF상태가 됩니다.
반대로 게이트에 소스보다 낮은 전압(보통 음전압이죠)을 걸어주면, P형 채널이 열려 전류가 흐르는 ON 상태가 됩니다.
게이트에 양전압을 다시 걸면 전자는 빠르게 재배치되어 P 채널이 다시 닫히므로, PMOS 게이트 전압을 통해 즉각적인 ON/OFF 제어가 가능한 것 입니다~!
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
PMOSFET에서 전압을 조절하여 스위칭을 하는 원리는 게이트 전압과 소스 전압의 차이에 의해 결정됩니다. PMOSFET은 게이트에 음의 전압을 걸면 스위치가 켜지고, 양의 전압을 걸면 스위치가 꺼지는데, 이는 게이트와 소스 사이의 전압 차이에 따라 결정됩니다. 질문에서 말한 것처럼 게이트에 +극이 연결되면 metal이 양전하를 가지게 되어 p형 반도체 밑의 전자가 위로 이동하면서 채널을 형성해 전류가 흐르게 됩니다. 그러나, 전류를 끊으려면 게이트 전압을 소스 전압보다 낮은 음의 전압으로 만들어줘야 합니다. 이렇게 하면 채널이 형성되지 않게 되어 전류가 흐르지 않게 됩니다. 즉 스위치가 off되려면 게이트에 음의 전압이 인가되어야 하며 스위치의 on/off 여부는 게이트와 소스 전압의 차이에 의해 결정됩니다.