mosfet의 원리에 대해 추가 설명이 필요해요(sram)

Question

안녕하세요 반도체에 대해 우연히 호기심을 가지게 되었는데 mosfet에 대해 이해가 가지 않는 부분이 있어 질문드립니다.

sram의 인버터에서 한쪽 nmos pmos의 출력값을 반대쪽 nmos pmos의 입력값으로 받더라고요.

제가 이해가 되지 않는 부분은 한쪽 nmos pmos의 출력값이 1이라면(pmos) 반대쪽 nmos pmos에서 이를 입력값으로 받는데 왜 입력값의 결과로 metal에 +전류가 흐르는지가 이해가 가지 않습니다.

받을 수 있는 입력값이 nmos pmos의 출력값, 즉 낮은 전압, 그 보다는 강한 전압인데 이를 입력 값으로 받을 때 왜 metal에 -전류,+전류가 흐르는지 이해가 가지 않습니다.

글 읽어주셔서 감사합니다.

Answer 1

안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어입니다.

MOSFET의 작동 원리에 대해 간단히 설명드리겠습니다. SRAM의 인버터는 두 개의 MOSFET(NMOS와 PMOS)로 구성되며, 서로의 출력을 입력으로 연결하여 안정적인 상태를 유지합니다. 한쪽 NMOS와 PMOS의 출력이 '1'이 되면, 이는 전압이 높아지는 상황입니다. 이때 PMOS가 켜져 전원(VDD)과 연결되고 NMOS는 꺼져 있습니다. 반대로 다른 쪽 NMOS가 입력으로 '0'을 받으면, 이는 해당 NMOS가 켜져 그라운드(AGND)로 연결됩니다. 이렇게 동작하면서 상반된 전압을 생성하고, 메탈에 전류가 흐르기 시작합니다.

결국 입력에 따라 어떤 MOSFET이 켜지느냐에 따라 전류의 흐름이 결정되는 구조입니다. 중요한 것은 NMOS는 그라운드와 연결되면서 전류를 흘려보내고, PMOS는 전원을 연결하여 전류를 공급하게 됩니다. 이러한 상호작용 덕분에 SRAM은 안정적인 상태를 유지하며 작동하게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

SRAM 인버터에서 NMOS와 PMOS 트랜지스터의 동작 원리를 이해하려면 트랜지스터의 특성과 회로 상에서의 역할을 고려해야 합니다. NMOS는 높은 전압에서만 도통되므로 출력이 1일 때 반대편 트랜지스터가 도통되고 이를 통해 입력으로 전달된 전압에 따라 전류 흐름이 달라집니다. 입력 값이 전압에 따라 트랜지스터의 도통 여부가 결정되며 이를 통해 금속 배선에 전류가 흐르는 방식은 트랜지스터의 스위칭 동작에 의해 결정됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 전기전자 분야 전문가입니다.

SRAM에서 사용하는 MOSFET은 기본적으로 nMOS와 pMOS의 조합으로 만들어진 CMOS 인버터 구조를 활용합니다. 한쪽 인버터의 출력이 반대쪽 인버터의 입력으로 들어가는 이유는 데이터의 저장과 유지에 있습니다. 질문자님께서 말씀하신 것처럼, 한쪽 nMOS pMOS의 출력이 1이라면, 그 반대쪽의 입력으로 0이 전달됩니다. 여기서 중요한 것은 MOSFET의 특성인데, nMOS는 '1'에서 전류를 통과시키고 pMOS는 '0'에서 전류를 통과시킵니다. 따라서 출력된 값에 따라 반대쪽 MOSFET의 전류 흐름이 결정되고, 이런 과정을 통해 비트 정보가 지속적으로 유지됩니다. 입력값과 전류 흐름의 관계는 아마도 바이폴라 전류의 의미처럼 오해하지 않도록 주의가 필요합니다. MOSFET에서는 전자와 홀의 이동에 따라 전류 방향이 결정됩니다. 좋아하지 않을 수도 있지만, 이를 심층적으로 이해하려면 반도체 물리와 소자의 특성을 좀 더 공부할 필요가 있을 것 같습니다. 좋은 하루 보내시고 저의 답변이 도움이 되셨길 바랍니다 :)

Answer 4

안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.

MOSFET의 원리는 전압에 따라 채널을 통해 전류를 제어하는 것입니다.

SRAM의 인버터에서 N-channel MOSFET과 P-channel MOSFET가 쌍으로 작동하여 1비트의 데이터를 저장하는 것이지요. 원리로는 출력과 입력, 전류 흐름, 전압변화에 따라 발생하는 전류흐름은 MOSFET의 작동 원리, 즉 전압에의해서 채널이 열리거나 닫히는 특성과 관련이 있게 됩니다. 감사합니다.