MOSFET

MOSFETとは?読み方と回路図記号の意味もわかりやすく解説

MOSFETのイメージ図

  • MOSFETって何?パワーMOSFETとの違いは?
  • MOSFETの読み方を教えてください
  • MOSFETの回路図記号は意味と覚え方を知りたい

こんな質問にお答えします。

 

 

この記事を書いている私は、電子回路設計者として約10年になります。

トランジスタは知ってるんだけど、MOSFETの理解が浅い・・・
そんな時期がありました。

今なら仕事でMOSFETを用いて電子回路の設計ができるようになりましたので、
その経験値に基づいて解説したいと思います。

 

本記事を読み終える頃には、MOSFETのことが分か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とは?読み方も解説

MOSFETはトランジスタの一種

MOSFETはトランジスタの一種です。

そもそもトランジスタは以下のように分類することができます。

    • バイポーラトランジスタ(BJT)
    • 電界効果トランジスタ(FET)
      • 絶縁ゲート電界効果トランジスタ(MOSFET) ← これ
      • 接合型電界効果トランジスタ(JFET)
    • 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)

この中にある電界効果トランジスタの1つです。

 

電界効果トランジスタは英語で Field Effect Transistor と訳され、一般にFET(エフ イーティー)と呼ばれています。

またMOSFETは、金属(Metal)、酸化膜(Oxide)、半導体(Semiconductor)の3層構造で出来ているので、頭文字を取って、MOSと呼んでいます。

 

MOSFETの3層構造

 

また絶縁ゲート電界効果トランジスタの「絶縁ゲート」は、ゲート端子の金属と半導体の間に酸化膜を入れて絶縁しているので「絶縁ゲート」と呼んでいます。

 

 

MOSFETの読み方

MOSFETは、

モス エフ イーティー
モス トランジスタ
モスフェット

と呼んだりします。

 

経験的には、モス エフ イーティー と呼ぶ人が多いですね。

 

明らかに会話の流れからMOSFETの話をしている場合は、
単純にFET(エフ イーティー)だけで表現することも多いです。

 

 

MOSFETの型番

MOSFETの型番は、あまり気にしないで良いです。

MOSFETには、NチャネルMOSFETとPチャネルMOSFETの2種類のタイプがあります。

それぞれ、2SKと2SJから始まる型番で表現されます。

2SK:NチャネルMOSFET
2SJ:PチャネルMOSFET

 

例えば、
NチャネルMOSFETは、東芝製の 2SK2232、2SK4017 で、
PチャネルMOSFETは、東芝製の 2SJ334 があります。

 

しかし、両方とも生産中止予定です。

東芝のホームページでは、2SK2232 の後継品として TK30A06N1 が推奨されています。

 

近年は、色々なメーカがMOSFETを販売しており、
型番のルールもメーカ独自のもので統一性がありません。

 

例えば、

ローム:R6015ENZ
パナソニック:FC6546010R
KEC:KF10N60F

というように、メーカ独自の型番です。

 

なので、これからの時代は、あまり型番を気にしないで良いです。

 

 

パワーMOSFETとは?MOSFETとの違い

パワーMOSFETとは、その内部に数1000~数10万個のMOSFETを集積している素子です。

内部に集積されている個々のMOSFETは同じ定格で、同じ電流を流すことができます。

 

例えば、1個は10mA程度しか電流を流せなくても、1000個も集まれば10Aも流すことができるのです。

なので、大電流を扱うパワー素子という意味で、パワーMOSFETと呼ばれます。

 

ものにもよりますが、私の経験的に許容できる電力は、10~300W程度です。

 

 

よくある質問:MOSFETで SiC とは何ですか?

MOSFETを構成する半導体材料の一つです。

MOSFETは、半導体でよく使われる Si(シリコン)で作られるのが一般的です。

 

日々、MOSFETの性能は改良されており、近年では SiC(シリコンカーバイド)を使用して高性能(高耐圧、低オン抵抗)を実現しています。

 

とはいえ、MOSFETを使って電子回路を設計する上で、半導体材料まで気にする必要はありません。

 

設計する際は、データシートの電気特性をみながら、使用するMOSFETを選定するようにしましょう。

 

MOSFETの回路図記号

回路図記号は4種類

MOSFETには、NチャネルMOSFETとPチャネルMOSFETの2種類のタイプがあるといいました。

さらに、エンハンスメントとデプレッション型に分けることができます。

 

よって、MOSFETの回路図記号は4種類あります。

 

【NチャネルMOSFET エンハンスメント型】

NチャネルMOSFETのエンハンスメント型の回路図記号

 

【PチャネルMOSFET エンハンスメント型】

PチャネルMOSFETのエンハンスメント型の回路図記号

【NチャネルMOSFET デプレッション型】

NチャネルMOSFETのデプレッション型の回路図記号

 

【PチャネルMOSFET デプレッション型】

PチャネルMOSFETのデプレッション型の回路図記号

 

MOSFETはゲート(G)、ドレイン(D)、ソース(S)の3端子から構成され、回路図記号もそのようになっています。

 

しかし、本当は4端子から構成されますので、その解説をしていきます。

 

本当は4端子

MOSFETの端子はゲート(G)、ドレイン(D)、ソース(S)以外にも、ボディ(B)という端子があります。

どのタイプのMOSFETでも同じなので、NチャネルMOSFETのエンハンスメント型で解説します。

 

MOSFETの4端子

 

4端子の回路図記号は上図の通りです。

なぜ4端子なのかというと、MOSFETがそういう構造をしているからです。

 

MOSFETの4端子構造

 

では、なぜ回路図記号や実際の部品は3端子なのかというと、実は部品内部(パッケージ内部)でソースとボディが接続されているからです。

 

MOSFETの4端子構造のソースとボディの接続図

 

なので、実際は3端子として使用されます。

なお、ボディ(B)端子は、バックゲート、バルクとも言います。

 

 

MOSFETの回路図記号の覚え方

MOSFETの回路図記号って覚えずらいですよね。

 

回路図記号は4種類ありますが、異なる点は以下の2つです。

  • エンハンスメント型とデプレッション型の違い:点線と実線
  • NチャネルとPチャネルの違い:矢印の向き

 

これらを区別して覚えるには、構造と一緒に理解すると良いです。

 

エンハンスメント型とデプレッション型の違い:点線と実線

【エンハンスメント型のNチャネルMOSFET】

エンハンスメント型のNチャネルMOSFETのチャネル形成

 

【デプレッション型のNチャネルMOSFET】

デプレッション型のNチャネルMOSFETのチャネル形成

 

上図の通り、

エンハンスメント型 → 点線
デプレッション型 → 実線

と覚えましょう。

 

理由は以下の通り。

 

エンハンスメント型は、
Vgs=0のとき(ゲート端子に電圧を印加してないとき)、

チャネル(電流の経路)が形成されていない
→ ソース-ドレイン間が導通しない

なので、点線で表現できます。

 

デプレッション型は、
Vgs=0のとき(ゲート端子に電圧を印加してないとき)、

チャネル(電流の経路)が形成されている
→ ソース-ドレイン間が導通する

なので、実線で表現できます。

 

よって、ゲート端子に電圧を印加してないとき、

エンハンスメント型は、ソース-ドレイン間が導通しないので、点線
デプレッション型は、ソース-ドレイン間が導通するので、実線

というように覚えると良いでしょう。

 

 

NチャネルとPチャネルの違い:矢印の向き

【デプレッション型のNチャネルMOSFET】

デプレッション型のNチャネルMOSFETの回路図記号の矢印

 

【デプレッション型のPチャネルMOSFET】

デプレッション型のPチャネルMOSFETの回路図記号の矢印

 

上図の通り、

矢印の向きは「P→Nの向き」

と覚えましょう。

 

理由は以下の通り。

 

半導体のPとNは、

P:Positive = 正 = +(プラス)
N:Negative = 負 = -(マイナス)

という意味です。

 

なので、プラスからマイナスの方向と考えた方が覚えやすいと思います。

 

よって、

矢印の向きは「P→Nの向き」

というように覚えると良いでしょう。

 

なお、MOSFETの構造や動作原理について詳しく知りたい方は、MOSFETの構造図と動作原理【NチャネルとPチャネル】の記事もどうぞ。

 

 

まとめ

今回はMOSFETについて解説しました。

MOSFETはモータドライブ回路や論理回路に広く利用されているので、理解しておいた方が良いと思います。

本記事がMOSFETの理解に少しでもお役に立てば幸いです。

 

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