MOSFETのゲート抵抗の決め方を解説【簡単にゲート抵抗値を決定】

このような疑問にお答えします。

この記事を書いている私は、電子回路設計歴が約10年になります。

電子回路でMOSFETを使う機会は結構あるので、経験に基づいて解説します。

本記事を読み終えると、MOSFETのゲート抵抗の決め方について理解できるようになりますよ。

3分で読めますので、ぜひ最後までご覧ください。

MOSFETのゲート抵抗の決め方

MOSFETのゲート抵抗の決め方は2つあります。

• 電気的特性から決める
• ダイナミック入出力特性から決める

１つずつ解説します。

電気的特性から決める

MOSFETのデータシートに記載されている電気的特性から、ゲート抵抗を決めることができます。

具体的に、東芝のMOSFET 2SK2232のデータシートを見てみましょう。

電気的特性（Ta=25℃）

東芝 NチャネルMOSFET 2SK2232 の電気的特性（データシートより抜粋）

注目すべきは、上記の赤枠のところで、特に『ゲート入力電荷量Qg』が重要です。

なぜなら、

ゲート入力電荷量Qg = ゲート-ソース間電荷量Qgs + ゲート-ドレイン間電荷量Qgd

だからです。

ここを見ながら３つの手順で決めます。

1. 立ち上がり時間を決める
2. MOSFETに流す電流を決める
3. ゲート抵抗を決める

実際に、この手順でゲート抵抗を決めてみます。

立ち上がり時間を決める

まずは立ち上がり時間を決めます。

「立ち上がり時間」の言い方を変えると、ゲート入力電荷量Qgに「電荷が充電されるまでの時間」です。

ここでは、データシートの電気的特性に記載されているターンオン時間ton[ns]を引用して

『 30ns 』

とします。

MOSFETに流す電流を決める

MOSFETに流す電流を IG [A] とすると、

IG = ゲート入力電荷量Qg / ターンオン時間ton

で求めることができます。

データシートの電気的特性にある

Qg = 38nC
ton = 30ns

を使うと

IG = Qg / ton = 38nC / 30ns = 1.27A

となります。

ゲート抵抗を決める

電流が決まれば、ゲート抵抗RGを決めることができます。

データシートの電気的特性にある測定条件には、VGS=10V となっているので、

オームの法則より

RG = VGS / IG = 10V / 1.27A = 7.9 Ω

となります。

これでゲート抵抗を決めることができました。

電気的特性から決める際の注意点

注意すべきは、データシートの電気的特性にある測定条件は、

『VGS=10Vのとき、Qg = 38nC 』となっていることです。

これは見方を変えると、

VGS = 10V のとき、Qg = 38nC である
→ VGS=10Vではないとき、Qg = 38nC ではない

ということです。

つまり、

VGS=10Vではないとき、Qgの値は何？

という疑問が生じます。

多くのMOSFET回路は、データシートの『VGS=10V』という条件では使いません。

たまたま同じ条件で使用する場合もありますが、ピッタリ10Vで使用する場合は稀だと思います。

Qgの値がわからないと、MOSFETに流す電流を IG [A] もわからないので、

ゲート抵抗RGを求めることができません。

そのようなときは、次に解説する「ダイナミック入出力特性」から、Qgの値を決めます。

ダイナミック入出力特性からゲート抵抗を決める

以下のグラフは、MOSFETのダイナミック入出力特性です。

東芝 NチャネルMOSFET 2SK2232 の電気的特性（データシートより抜粋）

このグラフから、ゲート入力電荷量Qgの値を決めることができます。

例えば、

電源電圧 VDD = 24V
ゲート-ソース間電圧 VGS = 9V

のとき、

ゲート入力電荷量 Qg = 30nC

となります。

Qg がわかれば、あとは電気的特性のときと同じで、

IG = Qg / ton = 30nC / 30ns = 1A

となり、

ゲート抵抗RGは、

RG = VGS / IG = 9V / 1A = 9Ω

と求めることができます。

MOSFETのゲート抵抗が必要な理由

MOSFETのゲート抵抗が必要な理由は、ドレイン-ソース間電圧の不要な振動を減らすためです。

この振動は、立ち上がり時間が速いほど発生します。

ゲート抵抗を入れると、ゲート入力電荷量Qgに充電する時間がかかるので、立ち上がり時間が遅くなります。

その結果、振動を減らすことができます。

なので、ゲート抵抗はドレイン-ソース間電圧の不要な振動を減らす役割があります。

ちなみに、不要な振動が発生すると、放射ノイズを発生するというデメリットがありますので、

振動は減らした方が良いです。

• ちょっと余談

ゲート抵抗を入れる
→ ゲート入力電荷量Qgに充電する時間がかかる
→ 立ち上がり時間が遅くなる

の意味が分からない人は、単純に抵抗とコンデンサの回路で考えれば分かりやすいです。

抵抗なしの回路よりも、抵抗ありの回路は立ち上がり時間が遅いのが分かりますね。

これは抵抗がある分、電流が流れにくいので、

コンデンサを充電するのに時間がかかるためです。

MOSFETのゲート-ソース間に抵抗が必要な理由

ゲート-ソース間に抵抗を入れる理由は、MOSFETが誤って動作しないようにするためです。

具体的に、以下の回路で考えてみます。

このような回路で、MOSFETのドレイン端子に接続される電源（24V）が先にONした場合、

5VはOFFなので、MOSFETのゲート端子の電圧は、何Vなのか分からない状態になります。

つまり、

• 1.0Vかもしれないし、
• 3.5Vかもしれないし、
• 4.2Vかもしれない

という状態になります。

こういう状態でゲートしきい値電圧を超えてしまうと、MOSFETは誤って動作してしまいます。

例えば、東芝のMOSFET 2SK2232 のゲートしきい値電圧は 2.0V です。

この電圧を超えてしまうと、誤って動作します。

なので、ゲート-ソース間に抵抗Rを入れることで、

ゲート端子の電圧を 0V（GND） に固定し、MOSFETが誤って動作しないようにしています。

まとめ

今回は、MOSFETのゲート抵抗の決め方について解説しました。

ゲート抵抗の決め方について少しは理解できたでしょうか？

本記事が少しでもお役に立てば幸いです。

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