MOSFET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)の原理

2020/05/28 11:29



FET(電界効果型トランジスタ)には接合型FETとMOSFETの2種類あります。
接合型FETについては別項にて扱ったので、本項ではMOSFETの概要を説明します。


MOSとは、Metal Oxide Semiconductor(金属酸化膜半導体)の頭文字をとったもので、下の図にあるようにFETに酸化絶縁層をつけているのでMOSFETと呼ばれています。
トランジスタの基本的な端子は3つですが、MOSFETはD(ドレイン)・S(ソース)・G(ゲート)・B(バックゲートもしくはボディ)の4つです。


図では端子が4つありますが、一般的にソースとバックゲートを素子内部で接合して、D(ドレイン)・S(ソース)・G(ゲート)の3端子になっています。

MOSFET記号.png 45.1 KB



MOSFETの役割
はバイポーラと似ており、電流のスイッチングと増幅です。しかし、バイポーラよりもスイッチングの速度が速く低電圧での変換効率が高いことが特徴となっています。


次の図からMOSFETの動作原理に関して説明します。


MOSFET回路.png 28.3 KB



ゲートに電圧をかけると酸化膜とp型半導体の接合部分の正孔が除去される
作用が働きます。するとそのエリアで自由電子の層ができ、ドレイン・ソース間に電流が流れます。
逆にゲート・ソース間の電圧がないとドレイン・ソース間に電流は流れません。
この作用がゲートへの電圧がドレイン・ソース間のスイッチとなるわけです。


またゲートへの電圧の変化によってドレイン・ソース間の電流が大きく変化し増幅作用が働きます。


トランジスタは電力の制御や変換で使用される電子回路で使用される重要な素子です。それぞれの違いは小さいように思えても回路ないでは大きな違いとなり使用箇所も異なります。
ですから、本項のMOSFETについても特性と役割をよく理解し覚えるようにしましょう。


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