앞서의 글에서 트랜지스터(transistor)는 두 단자가 형성하는 저항에 흐르는 전류를
제3의 단자의 신호로 제어하는 전자 소자라는 점을 배웠다.
반도체 소자의 역사를 살펴보면 제3의 단자가 직접 전류가 흐르는 통로에
반송자를 투입하거나 받아내어서 전류의 양을 제어하는 방식의 트랜지스터들이 있다.
그렇지만 전기적으로는 절연이 된 상태에서 오로지 전계(전기장)에 의하여
두 단자 사이의 전류의 양을 제어하는 트랜지스터들이 있는데,
이를 통칭하여 전계효과 트랜지스터(field-effect transistor)라고 한다.
FET는 전류를 형성하는 주된 반송자의 종류와 동작 방식을 기준으로 구분할 수 있다.
전류를 형성하는 주된 반송자가 전자라면 n형 FET라고 하고,
정공이라면 p형 FET라고 한다.
그리고 제3의 단자인 게이트에 0 V를 인가했을 때, 곧 평상시에는 전류가 흐르지 않아서
전류가 흐르도록 하기 위해서는 게이트에 동작 전압을 가해주어야 한다면
증가형(enhancement mode) FET라고 하고, normally-off 동작을 한다고 한다.
반면, 게이트에 0 V를 인가했을 때, 전류가 이미 흐르는 상태여서
오히려 전류가 흐르지 않도록 하기 위해서는 게이트에 특정 전압을 가하여
인위적으로 꺼줘야 한다면, 이를 공핍형(depletion mode) FET라고 하고,
normally-on 동작을 한다고 한다.
반송자의 종류가 두 가지 있고, 동작 모드가 두 가지 있으므로
FET의 종류와 관련하여 크게 네 가지 경우의 수가 있음을 알 수 있다.
- n-type enhancement mode FET
- n-type depletion mode FET
- p-type enhancement mode FET
- p-type depletion mode FET
FET의 타입과 동작 모드에 따른 전달특성곡선
위의 각 경우에 전달특성곡선들을 그려보면 위의 그림과 같다.
타입과 동작 모드는 서로 상관이 없다는 사실에 유념해야 한다.
가령, n-type은 enhancement mode로, p-type은 depletion mode로 동작한다는 식으로
짝을 지으면(상당히 자주 보게 되는 실수이다) 안 된다.
이후 자세히 배우게 될 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)는
반전층(inversion layer)을 형성하여 동작시키게 되는데,
대표적인 증가형 모드 FET라고 할 수 있다.