MOSFET RDS(on)이란? 도통저항과 발열

2026년 8월 30일 읽는 시간 약 5분

MOSFET RDS(on)이란 MOSFET이 ON 상태일 때 드레인과 소스 사이에 나타나는 도통저항입니다. RDS(on)이 전력손실과 발열을 만드는 원리와 게이트 전압·온도에 따라 달라지는 이유를 알아봅니다.

MOSFET RDS(on)이란 무엇을 의미할까?

MOSFET RDS(on)은 MOSFET이 충분히 ON된 상태에서 드레인(Drain)과 소스(Source) 사이에 나타나는 등가적인 저항을 의미하며 Drain-Source On-Resistance라고 부릅니다. 이상적인 스위치는 ON 상태에서 저항이 0Ω이므로 전류가 흘러도 전압강하와 전력손실이 발생하지 않습니다. 하지만 실제 MOSFET에는 반도체 내부의 채널, 드리프트 영역, 소스·드레인 영역과 금속 배선 등에서 저항 성분이 존재합니다. 이 여러 저항 성분이 합쳐져 외부에서 측정되는 RDS(on)을 형성합니다. MOSFET이 켜진 상태에서는 드레인 전류 ID가 흐르면서 대략 VDS ≈ ID × RDS(on)의 전압강하가 발생합니다. 예를 들어 RDS(on)이 20mΩ인 MOSFET에 10A가 흐른다면 단순 계산으로 약 0.2V의 전압강하가 발생할 수 있습니다. 따라서 RDS(on)은 전력 MOSFET의 효율과 발열을 판단하는 핵심 사양이며, 특히 저전압·대전류 회로일수록 작은 저항 차이도 손실에 큰 영향을 줄 수 있습니다.

RDS(on)은 왜 MOSFET의 발열을 만들까?

MOSFET이 ON 상태에서 전류를 전달하면 RDS(on) 때문에 도통손실(Conduction Loss)이 발생합니다. 저항에서 발생하는 전력손실과 같은 원리이므로 기본적으로 Pcond ≈ ID² × RDS(on)으로 생각할 수 있습니다. 예를 들어 RDS(on)이 10mΩ이고 10A의 전류가 연속적으로 흐른다면 단순한 저항성 도통손실은 약 1W입니다. 하지만 전류가 20A로 증가하면 같은 저항에서도 손실은 약 4W로 증가합니다. 전류가 두 배가 되었지만 손실은 네 배가 되는 이유는 손실이 전류의 제곱에 비례하기 때문입니다. PWM 회로처럼 MOSFET이 일정 시간만 ON되는 경우에는 듀티비와 실제 전류 파형의 RMS 값을 고려해야 하므로 단순한 최대전류만으로 손실을 계산해서는 안 됩니다. 이렇게 발생한 전력손실은 대부분 열로 변환되어 접합온도(Junction Temperature)를 높입니다. 따라서 대전류 MOSFET 회로에서는 낮은 RDS(on)의 소자를 선택하는 것뿐 아니라 패키지와 PCB 방열 구조, 열저항까지 함께 고려해야 안정적인 동작이 가능합니다.

게이트 전압과 온도는 RDS(on)에 어떤 영향을 줄까?

RDS(on)은 MOSFET마다 정해진 하나의 고정값이 아니라 게이트-소스 전압 VGS와 접합온도 등에 따라 변합니다. N채널 Enhancement MOSFET에서는 VGS가 문턱전압 Vth를 조금 넘었다고 해서 채널 저항이 충분히 낮아지는 것은 아닙니다. 게이트 전압을 적절하게 높여 채널에 충분한 캐리어를 형성해야 낮은 RDS(on)을 얻을 수 있습니다. 따라서 데이터시트에는 보통 VGS=10V, 4.5V 등 특정 게이트 전압에서의 RDS(on)이 제시됩니다. Logic-Level MOSFET은 비교적 낮은 VGS에서도 낮은 도통저항이 보증되는 제품입니다. 온도 역시 중요합니다. 일반적인 실리콘 전력 MOSFET의 RDS(on)은 접합온도가 상승하면 증가하는 경향이 있으며 고온에서는 25℃ 조건의 값보다 상당히 커질 수 있습니다. RDS(on)이 증가하면 도통손실이 커지고 다시 온도가 상승할 수 있으므로 실제 설계에서는 데이터시트의 정규화된 RDS(on)-온도 특성과 최악 조건을 함께 검토해야 합니다.

RDS(on)이 낮으면 무조건 좋은 MOSFET일까?

RDS(on)이 낮으면 도통손실을 줄일 수 있으므로 전력 MOSFET에서 매우 중요한 장점이지만 이 값 하나만으로 최적의 소자를 선택할 수는 없습니다. 일반적으로 매우 낮은 RDS(on)을 구현하기 위해 MOSFET의 유효 채널 면적을 크게 설계하면 게이트 전하(Gate Charge, Qg)와 출력 커패시턴스 등이 커질 수 있습니다. 게이트 전하가 커지면 빠른 스위칭을 위해 게이트 드라이버가 더 많은 전하를 충전하고 방전해야 하며 높은 스위칭 주파수에서는 구동손실과 스위칭 특성에 영향을 줄 수 있습니다. 또한 높은 전압을 견디는 MOSFET은 드리프트 영역의 구조 때문에 저전압 MOSFET보다 RDS(on)이 커지는 경향이 있습니다. 따라서 실제 SMPS, DC-DC Converter, 인버터와 모터 드라이브에서는 RDS(on)뿐 아니라 Qg, Coss, 전압·전류 정격, 스위칭 손실과 열저항 등을 종합적으로 비교해야 합니다. 결국 좋은 MOSFET 선택은 가장 낮은 RDS(on)을 찾는 것이 아니라 사용 전압과 전류, 스위칭 주파수에 맞춰 도통손실과 스위칭 손실 사이의 균형을 찾는 과정입니다.