Field Effect Transistor, 전계 효과 트랜지스터

FET는 단자를 3개 가진 양극 반도체입니다. 이는 BJT와는 달리 Voltage Controlled Device 입니다. FET의 주요 장점 중 하나는 입력 임피던스가 수십 MΩ 수준으로 매우 높다는 것입니다. 또한 FET는 소비 전력이 낮고 열 방출이 적으며 매우 효율적인 장치입니다.

일반적인 트랜지스터인 BJT(Bipolar junction Transistor), 또는 Op-Amp와는 달리, 동작 방식이 진공관의 방식과 비슷합니다. 진공관 처럼 전압에 의해 바이어스를 주고 전류로 게인을 컨트롤 합니다. 하지만 진공관과 작동 방식 만 비슷하고, 실제 출력 되는 신호 특성은 진공관과는 매우 다릅니다.

따라서 진공관을 FET 로 대체한 회로의 경우, 회로 자체는 큰 설계 변경 없이 쉽게 대체 할 수 있지만, 새츄레이션 특성 및 클리핑 특성이 매우 다르기 때문에, 출력되는 오디오 품질은 매우 다르다는 것을 주의해야 합니다.

FET는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

• 단극성(Unipolar) − FET는 전도를 담당하는 전자나 홀 중 하나에 의해 단극성입니다.
• 고입력 임피던스 − FET의 입력 전류는 역방향 바이어스로 인해 흐릅니다. 따라서 고입력 임피던스를 가집니다.
• 전압 제어 장치 − FET의 출력 전압은 게이트 입력 전압에 의해 제어되므로 FET는 Voltage Controlled Device로 불립니다.
• 소음이 낮음 − FET의 도전경로에는 접합이 없습니다. 따라서 BJT보다 소음이 적습니다.
• 이득은 전압대비 전류변화량(transconductance)로 특성화됩니다. 전압대비 전류변화량은 입력 전압의 변화에 대한 출력 전류의 변화의 비율입니다.
• FET의 출력 임피던스는 낮습니다.

주 재료

• 실리콘(Si): 가장 널리 사용되는 재료로, MOSFET과 JFET 등 대부분의 FET에서 표준적으로 쓰입니다.
• 게르마늄(Ge): 과거에는 사용됐으나, 현재는 거의 쓰이지 않습니다. 일부 JFET 등에서 제한적으로 사용된 적이 있습니다.
• 갈륨비소(GaAs): 고속, 고주파 특성이 필요한 MESFET, HEMT 등에서 사용됩니다. 실리콘보다 전자 이동도가 높아 고성능 RF 소자에 적합합니다.
• 실리콘-게르마늄(SiGe): 일부 고성능 MOSFET에서 채널 재료로 사용되기도 합니다