전기공사기사 전력용 반도체소자의 기초 — 층·단자 수와 소자 특성

사이리스터 계열은 층 수와 단자 수로 정리하면 헷갈리지 않는다. SCR은 PNPN 4층 3단자로 전류가 양극에서 음극으로 한 방향만 흐르는 단방향 소자다. 다이액(DIAC)은 NPN 3층 2단자로 어느 방향의 전압에도 대칭으로 동작하고, 쌍방향 음성저항 특성을 이용해 콘덴서 방전전류로 트라이액을 점화한다. 트라이액(TRIAC)은 SCR 두 개를 역병렬로 놓은 것과 같은 3단자 양방향 소자이고, SSS는 게이트 전극이 없는 2단자 양방향 스위치다. SCS는 게이트가 두 개인 4단자 소자다. "4단자"라는 말이 나오면 SCS인지, "2단자 쌍방향"이면 SSS나 다이액인지 가른다.

바리스터는 저항이라는 이름이 붙지만 특성이 직선이 아니다. 전압이 문턱값을 넘으면 저항이 급격히 낮아져 큰 전류를 흘려보내는 비직선 전압-전류 특성의 2단자 소자이고, 이 성질로 서지와 뇌침에서 회로를 보호한다. "직선 특성"이나 "4단자"라고 적은 선지는 바리스터의 본질과 단자 수 양쪽에서 틀린다.

FET는 전자와 정공 가운데 다수 캐리어 하나만으로 동작하는 단극성 소자이고, 게이트 전압으로 채널 전류를 제어하는 전압제어형이다. 만드는 방식에 따라 접합형과 MOS형으로 나뉜다. 반면 BJT는 전자와 정공을 함께 쓰는 쌍극성 소자이고 전류로 제어한다. "FET는 쌍극성"이라 적은 설명은 항상 틀린 선지다.

제너다이오드는 역방향 항복 영역에서 양단 전압이 제너 전압으로 일정하게 유지되는 성질을 이용한다. 역방향으로 걸어도 정전압을 유지하므로 정전압 회로에 쓰인다. 저전압 제너는 음의 온도계수, 고전압 제너는 양의 온도계수를 보이며, 전류의 방향은 전압의 크기가 아니라 순방향·역방향이라는 인가 극성이 정한다.

MOSFET은 게이트-소스 전압으로 드레인 전류를 제어하고 스위칭 속도가 빠르다. 다만 드레인-소스 사이에 기생 바디 다이오드가 있어 역전압이 걸리면 오프 상태에서도 도통하므로 역방향 전압을 지지하지 못한다. SCR·GTO는 순·역방향 전압을 모두 차단하고 IGBT도 차단 시 양단 전압을 지지하므로, MOSFET만 단방향 전압지지 소자다.