게이트, 소스와 드레인
전기장으로 부하를 제어하기
MOSFET은 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터로, 절연된 게이트의 전기장이 전도 경로를 제어합니다. 이 n채널 예에서는 전자가 음전하 운반자이며 게이트는 제어, 소스는 0 V 기준, 드레인은 부하 연결입니다. 밀리와트(mW)는 1000분의 1와트입니다.
실험대
회로 설정을 바꾸고 측정값을 예상한 뒤 과제를 확인하세요. 학습용 모델이며 각 수업에서 가정을 설명합니다.
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동작 원리
교육 모델에서는 게이트 3 V 이상일 때 켜짐 저항이 2 Ω이고 그 아래에서는 열려 있습니다. 실제 특성 곡선, 게이트 정전 용량과 내부 다이오드는 생략하며 실제 문턱 전압은 완전한 켜짐을 보장하지 않습니다. G, D, S는 게이트, 드레인, 소스입니다. VGS는 게이트-소스 전압(여기서는 Vg), VDS는 드레인-소스 전압이며 소스가 0 V여서 여기서는 드레인 전압과 같습니다.
Vg는 소스 기준 게이트 전압, Vs는 전원, RL은 부하 저항입니다. 켜짐: I = Vs/(RL + 2 Ω), 드레인 전압 = I × 2 Ω, 손실 = I² × 2 Ω. 게이트는 제어하며 부하 에너지는 전원에서 옵니다.
난이도
만들기 · 회로 만들기
전원 5 V, 게이트 0 V, 부하 100 Ω으로 전원을 켜고 부하를 꺼진 상태로 유지하세요.
힌트가 필요한가요?
Vs = 5 V; Vg = 0 V; RL = 100 Ω → 0 mA
탐구하기 · 한 가지 바꾸기
전원 5 V와 부하 100 Ω을 유지하고 게이트를 5 V로 하세요. 약 49.02 mA를 읽으세요.
힌트가 필요한가요?
Vs = 5 V; Vg = 5 V; RL = 100 Ω → 49.02 mA
스스로 풀기 · 문제 해결
전원 12 V, 게이트 5 V에서 20–30 mA를 얻고 스위치 손실을 2 mW 이하로 하세요.
힌트가 필요한가요?
Vs = 12 V; Vg = 5 V; RL = 400 Ω → 29.85 mA; 1.782 mW
추가 읽기와 회로 레시피
전기장으로 부하를 제어하기
유용한 규칙
이상적인 절연 게이트는 일정한 상태에서 전류를 받지 않지만 실제 게이트를 전환할 때는 정전 용량을 충전하고 방전합니다.
모델 밖에서는
켜짐 저항 손실은 I²R입니다. 저항이 고정일 때 전류를 두 배로 하면 발열 전력은 네 배입니다.
피하면 좋은 함정
문턱 전압은 전도가 시작되는 지점이지 모든 부하를 완전히 켜는 공통 전압이 아닙니다.
켜짐 저항은 같고 부하 전류가 두 배가 됩니다. 손실은…
- 절반
- 두 배
- 네 배
더 읽기
손실은 I²R이므로 2의 제곱은 4입니다.