金属酸化物半導体電界効果トランジスタ (MOSFET、MOS-FET、または MOS FET) は、電界効果トランジスタ (FET) の一種であり、最も一般的にはシリコンの酸化を制御することによって製造されます。絶縁ゲートがあり、その電圧によってデバイスの導電率が決まります。
主な特徴は、メタルゲートとチャネルの間に二酸化シリコン絶縁層があるため、高い入力抵抗（最大1015Ω）を持っていることです。また、Nチャンネル管とPチャンネル管に分かれます。通常、基板（基板）とソースＳとは接続されている。
異なる伝導モードに従って、MOSFETはエンハンスメント型とデプレッション型に分類されます。
いわゆるエンハンスメントタイプとは、VGS=0 の場合、真空管はカットオフ状態にあることを意味します。正しい VGS を追加すると、ほとんどのキャリアがゲートに引き寄せられるため、この領域のキャリアが「強化」され、導電チャネルが形成されます。 。
デプレッションモードとは、VGS=0 のときにチャネルが形成されることを意味します。適切な VGS が追加されると、ほとんどのキャリアがチャネルから流出するため、キャリアが「枯渇」し、チューブがオフになります。
理由の区別: JFET の入力抵抗は 100MΩ 以上で、相互コンダクタンスは非常に高く、ゲートが導かれると、屋内空間の磁場がゲート上の動作電圧データ信号を検出するのが非常に簡単になるため、パイプラインが故障する傾向があります。オンオフになるか、オンオフになる傾向があります。ボディ誘導電圧がすぐにゲートに加えられると、主要な電磁干渉が強いため、上記の状況はさらに顕著になります。メーターの針が左に大きく振れる場合は、パイプラインが上昇する傾向があり、ドレイン・ソース間抵抗 RDS が拡大し、ドレイン・ソース間電流量 IDS が減少することを意味します。逆に、メーターの針は右に大きく振れており、パイプラインがオンオフする傾向があり、RDS が下がり、IDS が上がることを示しています。ただし、メーターの針が偏向する正確な方向は、誘導電圧の正極と負極 (正方向の動作電圧または逆方向の動作電圧) とパイプラインの動作中点に依存する必要があります。
WINSOK DFN3x3 MOSFET
Nチャネルを例にとると、P型シリコン基板上に2つの高濃度ソース拡散領域N+とドレイン拡散領域N+が形成され、それぞれソース電極Sとドレイン電極Dが引き出されています。ソースと基板は内部で接続されており、常に同電位を保っています。ドレインが電源の正端子に接続され、ソースが電源の負端子に接続され、VGS=0 の場合、チャネル電流 (つまりドレイン電流) ID=0 になります。正のゲート電圧に引かれて VGS が徐々に増加すると、負に帯電した少数キャリアが 2 つの拡散領域間に誘導され、ドレインからソースまでの N 型チャネルが形成されます。 VGS がチューブのターンオン電圧 VTN (一般に約 +2V) より大きい場合、N チャネルチューブが導通し始め、ドレイン電流 ID が形成されます。
VMOSFET（VMOSFET）、正式名称はV溝MOSFETです。 MOSFETに次ぐ新開発の高効率パワースイッチングデバイスです。 MOSFETの高入力インピーダンス(≧108W)だけでなく、小さな駆動電流(約0.1μA)も継承しています。また、高耐圧（最大1200V）、大動作電流（1.5A～100A）、高出力（1～250W）、良好なトランスコンダクタンス直線性、高速スイッチング速度などの優れた特性を備えています。真空管とパワートランジスタの利点を併せ持つからこそ、電圧増幅器（電圧増幅率は数千倍に達する）、パワーアンプ、スイッチング電源、インバータなどに広く使用されています。
周知のとおり、従来の MOSFET のゲート、ソース、ドレインはチップ上のほぼ同じ水平面上にあり、その動作電流は基本的に水平方向に流れます。 VMOSチューブは異なります。構造上の大きな特徴は 2 つあります。1 つは、メタルゲートが V 字型の溝構造を採用していることです。第二に、垂直導電性を持っています。ドレインはチップの背面から引き出されているため、ID はチップに沿って水平に流れず、高濃度にドープされた N+ 領域 (ソース S) から始まり、P チャネルを通って低濃度にドープされた N-ドリフト領域に流れ込みます。最終的には垂直下向きのドレインDに達します。流れの断面積が増えるため、大電流を流すことができます。ゲートとチップの間には二酸化シリコンの絶縁層があるため、依然として絶縁ゲート MOSFET です。
使用の利点:
MOSFETは電圧制御型の素子ですが、トランジスタは電流制御型の素子です。
MOSFET は、信号源から少量の電流しか取り出せない場合に使用する必要があります。トランジスタは、信号電圧が低く、信号源からより多くの電流を引き出すことができる場合に使用する必要があります。 MOSFETは多数キャリアを使用して電気を伝導するためユニポーラデバイスと呼ばれますが、トランジスタは多数キャリアと少数キャリアの両方を使用して電気を伝導するためバイポーラデバイスと呼ばれます。
一部の MOSFET のソースとドレインは互換的に使用でき、ゲート電圧は正にも負にもできるため、三極管よりも柔軟性が高くなります。
MOSFET は非常に小さな電流と非常に低い電圧条件下で動作でき、その製造プロセスではシリコン チップ上に多数の MOSFET を簡単に集積できます。したがって、MOSFETは大規模集積回路で広く使用されています。
Olueky SOT-23N MOSFET
MOSFETとトランジスタのそれぞれの応用特性
1. MOSFET のソース s、ゲート g、ドレイン d は、それぞれトランジスタのエミッタ e、ベース b、コレクタ c に対応します。それらの機能は似ています。
2. MOSFET は電圧制御電流デバイスであり、iD は vGS によって制御され、その増幅係数 gm は一般に小さいため、MOSFET の増幅能力は劣ります。トランジスタは電流制御型の電流デバイスであり、iC は iB (または iE) によって制御されます。
3. MOSFET ゲートはほとんど電流を引きません (ig>>0)。一方、トランジスタが動作しているとき、トランジスタのベースには常に一定の電流が流れます。したがって、MOSFETのゲート入力抵抗はトランジスタの入力抵抗よりも高くなります。
4. MOSFET は伝導に関与するマルチキャリアで構成されています。トランジスタには、伝導に関与するマルチキャリアと少数キャリアという 2 つのキャリアがあります。少数キャリアの濃度は、温度や放射線などの要因に大きく影響されます。したがって、MOSFET はトランジスタよりも優れた温度安定性と強い放射線耐性を備えています。 MOSFET は、環境条件 (温度など) が大きく変化する場所で使用する必要があります。
5. MOSFETのソース金属と基板を接続すると、ソースとドレインを入れ替えて使用でき、特性の変化がほとんどありません。一方、三極管のコレクタとエミッタを交換して使用すると、特性は大きく異なります。 β値はかなり下がります。
6. MOSFET のノイズ係数は非常に小さいです。 MOSFETは、低雑音増幅回路や高い信号対雑音比が要求される回路の入力段にできるだけ使用する必要があります。
7. MOSFETとトランジスタはどちらもさまざまな増幅回路やスイッチング回路を構成できますが、前者は製造プロセスが簡単で、低消費電力、良好な熱安定性、広い動作電源電圧範囲などの利点があります。したがって、大規模および超大規模集積回路で広く使用されています。
8. トランジスタのオン抵抗は大きいですが、MOSFET のオン抵抗は小さく、わずか数百 mΩ です。現在の電気機器では、一般的に MOSFET がスイッチとして使用されており、その効率は比較的高いです。
WINSOK SOT-323 カプセル化 MOSFET
MOSFET 対 バイポーラ トランジスタ
MOSFETは電圧制御されるデバイスであり、ゲートには基本的に電流がかかりませんが、トランジスタは電流制御されるデバイスであり、ベースには一定の電流が必要です。したがって、信号源の定格電流が極めて小さい場合にはMOSFETを使用する必要があります。
MOSFET はマルチキャリア導体ですが、トランジスタの両方のキャリアが伝導に関与します。少数キャリアの濃度は温度や放射線などの外部条件に非常に敏感であるため、MOSFETは環境が大きく変化する状況に適しています。
MOSFET は、増幅デバイスやトランジスタなどの制御可能なスイッチとして使用されるだけでなく、電圧制御の可変線形抵抗器としても使用できます。
MOSFET のソースとドレインは対称構造であり、互換的に使用できます。デプレッション モード MOSFET のゲート ソース間電圧は、正または負になります。したがって、MOSFET の使用はトランジスタよりも柔軟です。
投稿日時: 2023 年 10 月 13 日
