MOSFET

読み:モスフェット
外語:MOSFET: Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 英語
品詞:名詞

MOS構造を持ったFET(電界効果トランジスタ)の一種で、集積回路で広く用いられている構造。

目次

MOSFETはチャネルの上に酸化膜を作り、更にその上に導体でできたゲートを置いたものである。

近年のディジタルLSI技術における主要素子として使われているほか、高速動作向けの電力用半導体素子としても実用化された。

電力用(パワーMOSFET)としては、更にSJ-MOSFETDMOSFETというものも開発されている。

PとN

大きく、p型のシリコン基板にn層の領域を作成した「Pチャネル型MOS(pMOS)」と、その逆にn型のシリコン基板にp層の領域を作成した「Nチャネル型MOS(nMOS)」がある。ドレインソース間のキャリアの方向がそれぞれ逆となる以外に大きな違いはないが、Pチャネル型MOSの場合、次のような使い勝手の問題がある。

  • ONにするには、G‐S間にマイナスの電圧を印加する
  • Nチャネル型に比べてON抵抗が大きい
  • ボディダイオードはD→S方向

以上から、市場で使用されているMOSFETの大部分はNチャネル型であり、メーカーの品揃えもNチャネル型の方が多くなっている。

電極

MOSFETはFETであり、次の三つの電極がある。

スイッチ機能

PとN

FETは、ソース(S)とドレイン(D)の間に流れる電流を、ゲート(G)の電圧で制御する部品であり、MOSFETはスイッチとして使われる。

PチャネルでもNチャネルでも、G‐S間に所定の電圧を掛けるとゲート直下の層が変化しDとSの間に電流が流れることが可能になる。これが「MOSFETがONになった状態」である。

G‐S間にかけるべき電圧はチップごとに規格値が決められており、これがしきい値(VTH)である。

NチャネルMOSFETなら電子が、PチャネルMOSFETなら正孔が電流を運ぶため電流の流れが逆になること、正孔は電子よりも電流が流れにくいため同じチップサイズならPチャネルはON抵抗が大きい、という差がある。

NチャネルMOSFET

NチャネルMOSFETは、G‐S間にプラスの電圧を掛けるとゲート直下のP層がNに反転し、それぞれの層がN→N→Nの経路で接続される。

これにより、D→Sに電流(電子はS→D方向)が流れる。

PチャネルMOSFET

PチャネルMOSFETは、G‐S間にマイナスの電圧を掛けるとゲート直下のN層がPに反転し、それぞれの層がP→P→Pの経路で接続される。

これにより、S→Dに電流(正孔の方向も同じ)が流れる。

用語の所属
トランジスタ
FET
関連する用語
MOS (半導体)
寄生素子
SJ-MOSFET
DMOSFET

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