MOS(Metal-Oxide-Semiconductor) 구조에 대해 설명해보세요.

BJT방식의 반도체 소자를 대체하는 것이 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Transistor)이다. MOSFET은 전기로 작동하는 스위치 또는 증폭기이다. MOSFET의 기본 원리는 커패시터이며, 커패시터의 원리를 잘 알면 MOSFET을 이해하기도 편리하다.

커패시터는 전하를 저장할 수 있는 수동 소자이다. 커패시턴스(Capacitance; 정전용량) C는 유전율 * 면적/두께이다. 즉 유전율이 높을수록, 그리고 면적이 넓고 두께가 얇을수록 커패시턴스가 증가한다. 유전율은 외부에서 전기장이 가해질 때 +전하와 –전하로 잘 분리되는 특성이 있다는 것을 의미하며, 높은 유전율을 가진 물질을 커패시터에 넣으면 보다 정전용량이 커지게 된다.

아래의 구조는 금속(Metal)과 반도체(Semiconductor) 사이에 유전체(Insulator)를 넣어둔 것이다. 이 상황에서 그림과 같이 전압을 인가하면, 커패시턴스가 작용해 금속의 길이만큼의 반도체에는 플러스 전하가 쌓이게 된다. 그림 14에서 p-type 반도체의 윗부분에는 플러스 전하가 모여 더 강한 p-type의 특성을 갖게 된다. 이는 금속과 반도체 사이에 유전체로 커패시터를 형성한 것으로 볼 수 있다.