電子部品 - FETのソースを表示

== 概要 ==
トランジスタは、バイポーラトランジスタ(BJT)、電界効果トランジスタ(FET)、絶縁ゲートトランジスタ(IGBT)の3つの種類がある。<br>
<br>
バイポーラトランジスタ(BJT)は、NPN型とPNP型に分類される。<br>
電界効果トランジスタ(FET)は、接合型FET(JFET)と金属酸化膜半導体FET(MOSFET)に分類される。<br>
接合型FET(JFET)は、Nチャネル型とPチャネル型に分類される。<br>
金属酸化膜半導体FET(MOSFET)は、エンハンスメント形とデプレッション形があり、それぞれ、Nチャネル型とPチャネル型に分類される。<br>
絶縁ゲートトランジスタ(IGBT)は、Nチャネル型とPチャネル型に分類される。<br>
<br>
トランジスタの種類を下図に示す。<br>
[[ファイル:ErectricParts Transistor FET IGBT 1.jpg|フレームなし|中央]]
<br>
<u>※補足</u><br>
<u>バイポーラトランジスタには、派生型として抵抗を内臓した抵抗内蔵型トランジスタ(デジタルトランジスタ)というものが存在する。</u><br>
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== バイポーラトランジスタ(BJT)、MOSFET、IGBTの特徴 ==
バイポーラトランジスタ(BJT)、金属酸化膜半導体FET(MOSFET)、絶縁ゲートトランジスタ(IGBT)の特徴を下図に示す。<br>
<br>
バイポーラトランジスタ(BJT)は、電流駆動であるが、金属酸化膜半導体FET(MOSFET)、絶縁ゲートトランジスタ(IGBT)は電圧駆動である。<br>
また、スイッチング速度は、バイポーラトランジスタ(BJT)が低速、金属酸化膜半導体FET(MOSFET)は高速である。<br>
絶縁ゲートトランジスタ(IGBT)は比較的に高速であるが、MOSFETよりも劣っており、これがIGBTの欠点となっている。<br>
[[ファイル:ErectricParts Transistor FET IGBT 2.jpg|フレームなし|中央]]
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== 電界効果トランジスタ(FET) ==
電界効果トランジスタ(FET)には、接合型FET(JFET)と金属酸化膜半導体FET(MOSFET)の2種類ある。<br>
<br>
電界効果トランジスタ(FET)にはゲート、ドレイン、ソースの3つの端子がある。<br>
また、電界効果トランジスタ(FET)は電圧制御素子である。<br>
ゲートの印加電圧によって、ドレイン-ソース間に流れるドレイン電流I<sub>D</sub>を制御する。<br>
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== 接合型FET(JFET) ==
==== 接合型FET(JFET)とは ====
接合型FET(JFET)には、Nチャネル型とPチャネル型の2種類ある。<br>
Nチャネル型は、ドレインとソースがN型半導体、ゲートがP型半導体、<br>
Pチャネル型は、ドレインとソースがP型半導体、ゲートがN型半導体となっている。<br>
<br>
接合型FET(JFET)には、ゲート、ドレイン、ソースの3つの端子がある。<br>
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<u>※補足</u><br>
<u>接合型FET(JFET)は、Junction Field Effect Transistorの略である。</u><br>
<br>
==== Nチャネル型JFET ====
Nチャネル型JFETとは、N型半導体がドレインとソースに接続されており、P型半導体がゲートに接続されている接合型FET(JFET)である。<br>
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ゲート端子に電圧を印加していない状態では、ドレインからソースに電流が流れるが、<br>
ソースに対してゲート端子に負電圧を印加すると、ドレインからソースにドレイン電流I<sub>D</sub>が流れなくなる。<br>
<br>
==== Nチャネル型JFETの動作原理 ====
* ゲート端子に電圧が印加されていない状態
*: ドレイン-ソース間電圧V<sub>DS</sub>を印加すると、N型半導体の電子がドレイン側に移動する。
*: すなわち、ドレインからソースにドレイン電流I<sub>D</sub>が流れる。
<br>
* ソースに対してゲート端子に負電圧を印加している状態
*: P型半導体の正孔がゲート側に引き寄せられ、P型半導体とN型半導体の間には空乏層ができる。
*: この空乏層は、ゲートにかかる電圧によって変化して、空乏層が大きくなるとN型半導体の電子がドレイン側に移動できなくなり、ドレイン電流I<sub>D</sub>が流れなくなる。
[[ファイル:ErectricParts Transistor FET IGBT 4.jpg|フレームなし|中央]]
<br>
==== Pチャネル型JFET ====
Pチャネル型JFETとは、P型半導体がドレインとソースに接続されており、N型半導体がゲートに接続されている接合型FET(JFET)である。<br>
<br>
ゲート端子に電圧を印加していない状態では、ソースからドレインに電流が流れるが、<br>
ソースに対してゲート端子に正電圧を印加すると、ソースからドレインにドレイン電流I<sub>D</sub>が流れなくなる。<br>
<br>
Pチャネル型JFETの動作原理については、Nチャネル型JFETの動作原理と同様に考えればよいため省略する。<br>
<br><br>

== 金属酸化膜半導体FET(MOSFET) ==
==== 金属酸化膜半導体FET(MOSFET)とは ====
金属酸化膜半導体FET(MOSFET)には、Nチャネル型とPチャネル型の2種類ある。<br>
Nチャネル型はソースとドレインの間にNチャネル領域を有しており、Pチャネル型はソースとドレインの間にPチャネル領域を有している。<br>
<br>
金属酸化膜半導体FET(MOSFET)には、ゲート、ドレイン、ソースの3つの端子がある。<br>
また、金属酸化膜半導体FET(MOSFET)には、エンハンスメント形とデプレッション形がある。<br>
<br>
<u>※補足</u><br>
<u>金属酸化膜半導体FET(MOSFET)は、Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistorの略である。</u><br>
<br>
<u>Nチャネル型の方が性能も良く、回路的にも使用しやすいので、市場で使用されるMOSFETの大半がNチャネル型となっている。</u><br>
<br>
<u>MOSFETのデータシートには、オン抵抗というパラメータがある。</u><br>
<u>このオン抵抗は、特に大電力を扱う場合に重要な特性になるが、バイポーラトランジスタ(BJT)には、オン抵抗のパラメータは無い。</u><br>
<u>バイポーラトランジスタのオン抵抗にあたるのは、コレクタ飽和電圧V<sub>CE</sub>(sat)となる。</u><br>
<br>
<u>コレクタ飽和電圧V<sub>CE</sub>(sat)とは、トランジスタが動作している時において、既定のコレクタ電流I<sub>C</sub>が流れた時の電圧降下であり、</u><br>
<u>コレクタ電流I<sub>C</sub>と電圧降下からバイポーラトランジスタ(BJT)のオン抵抗を求めることができる。</u><br>
<br>
==== エンハンスメント形とデプレッション形の違い ====
* エンハンスメント形
*: ゲートとソースの電圧が等しい時に、ドレイン電流I<sub>D</sub>が流れないものである。
*: 回路記号は下図の赤丸で示したように少し隙間がある。
*: <br>
* デプレッション形
*: ゲートとソースの電圧が等しい時に、ドレイン電流I<sub>D</sub>が流れるものである。
*: 回路記号は、エンハンスメント形にあった隙間がない。
[[ファイル:ErectricParts Transistor FET IGBT 5.jpg|フレームなし|中央]]
<br>
==== Nチャネル型MOSFET(エンハンスメント形) ====
Nチャネル型MOSFETは、ドレインとソースの間にNチャネル領域を有している金属酸化膜半導体FET(MOSFET)である。<br>
<br>
ソースに対してゲート端子に正電圧を印加すると、ドレインからソースにドレイン電流I<sub>D</sub>が流れるようになる。<br>
<br>
==== Nチャネル型MOSFET(エンハンスメント形)の動作原理 ====
* ゲート-ソース間に電圧が印加されていない状態
*: ドレイン-ソース間電圧V<sub>DS</sub>を印加しても、ドレインとソースの間はNPN構造となっているため、ドレインからソースにドレイン電流I<sub>D</sub>が流れない。
*: <br>
* ソースに対してゲート端子に正電圧を印加している状態
*: ゲートの絶縁膜直下にP型半導体内の電子が引き寄せられ、電子よるNチャネル領域が形成される。
*: その結果、ドレイン-ソース間はN型半導体のみになり、N型半導体内の電子が移動できるようになり、ドレインからソースにドレイン電流I<sub>D</sub>が流れる。
[[ファイル:ErectricParts Transistor FET IGBT 6.jpg|フレームなし|中央]]
<br>
==== Pチャネル型MOFFET(エンハンスメント形) ====
Pチャネル型MOSFETは、ドレインとソースの間にPチャネル領域を有している金属酸化膜半導体FET(MOSFET)である。<br>
<br>
ソースに対してゲート端子に負電圧を印加すると、ソースからドレインにドレイン電流I<sub>D</sub>が流れるようになる。<br>
<br>
Pチャネル型MOFFET(エンハンスメント形)の動作原理については、Nチャネル型MOFFET(エンハンスメント形)の動作原理と同様に考えればよいため省略する。<br>
<br><br>


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