- 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。
目次
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。
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】
【PチャネルMOSFET エンハンスメント型】
【NチャネルMOSFET デプレッション型】
【PチャネルMOSFET デプレッション型】
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。
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。
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。
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】
【デプレッション型のNチャネルMOSFET】
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PチャネルMOSFET】
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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