[기초 전자회로 이론] MOSFET의 전압과 전류의 관계에 대해 알아보자.(3)

앞 장에서 우리는 Triode Region과 Saturation Region에서 MOSFET에 흐르는 전류에 대해 알아보았다.

이번에는 두 영역을 합쳐서 MOSFET에 흐르는 전류를 알아보자.

MOSFET의 전류

앞 장에서 알아본 전류의 식은 다음과 같다.

MOSFET의 Drain Current

 

위의 식은 triode 영역에서의 MOSFET 전류, 아래의 식은 saturation 영역에서의 MOSFET 전류이다.

이제 이 두 식을 사용해 V_DS vs. I_D의 그래프를 그리면 아래와 같이 표현된다.

 

MOSFET의 Drain-Source Voltage에 따른 Drain Current 그래프

 

 

Saturation Region에서 Drain Current는 V_DS에 대한 함수가 아니므로 V_DS가 아무리 커져도 일정한 전류가 흐르게 된다.

나중에 설명하겠지만 이는 Ideal 한 상황이고 실제로는 V_DS가 증가함에 따라 Drain Current도 증가한다. 그러나 Triode Region에서 증가하는 양만큼 증가하지는 않는다. 지금은 Ideal 한 상황으로 Drain Current가 일정하다고 생각하자.

Saturation 영역에서는 V_DS에 상관없이 Current가 일정하다는 것은 saturation 영역의 MOSFET을 ideal current source로 사용할 수 있다는 뜻이기도 하다.

 

전압과 전류 사이의 관계를 알게 되면 저항을 구할 수 있다.

저항은 전류의 변화량 대비 전압의 변화량을 나타내므로 위의 그래프에서 기울기의 역수가 저항임을 확인할 수 있다.

 

위의 정의로 그래프를 다시 확인하면 눈에 띄는 부분이 생긴다. 바로 Saturation 영역에 있을 때 V_DS의 변화량에 상관없이 전류가 일정하기 때문에 저항이 무한히 크다는 것을 알 수 있다. 즉, Saturation 영역에서 MOSFET의 On Resistance는 무한대로 생각할 수 있다. 물론 이 내용은 Ideal MOSFET에 적용되는 내용이지만, 실제로도 변화량이 적어 매우 큰 저항을 가지게 된다.

 

다음 장에서는 MOSFET의 저항만큼 중요한 특성인 transconductance에 대해 알아보자.

같이 다루고 싶었지만 transconductance는 MOSFET의 중요한 특성인 만큼 새로 적어보려고 한다.