今回は、「FETの種類(JFET・MOSFETの分類)」についての説明です。
１．ポイント
FETの種類はJFET(接合型FET)とMOSFETに大きく分けられる。
２．FETの主な種類
FETとは電界効果トランジスタ…電圧を加えることにより発生した電界によってキャリアの動きを制御するトランジスタを指しているわけですが、FETには2つの種類が存在します。
JFETとMOSFETというものです。
これらの種類の中にも使用するキャリアや動作方式による分類が存在します。
関係を図にまとめると、以下のようになります。
FETらしきものを回路図で見かけることはよくあるかと思いますが、回路記号(図記号)が複数あるような気がしていたという方がいるのではないでしょうか？
あれは書き手の癖なんかではなく、厳密に分類が違っていたんですね。
まあ、一部は例外があるんですけども。
MOSFETに関しては、矢印とソース端子が繋がっている場合とそうでない場合の図記号を見かけることがあります。
これに関してはどちらも同じものを指しているようなので、おそらく好みの問題なのだと思います。
それぞれ補足説明をしていきます。
JFET
[Junction FET]の略称で、接合型FETとも呼ばれる。
ゲート部分がpn接合になっている。
ゲートに電圧を印加しない状態でドレイン－ソース間に電流が流れ、ゲートに電圧を印加することでスイッチングして電流が流れなくなります。
nチャネル型はゲートに負電圧を印加、pチャネル型はゲートに正電圧を印加することでスイッチングする。
MOSFETと比較すると入力インピーダンスが低い。
MOSFET
[Metal Oxide Semiconductor]の略称で、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタとも呼ばれる。
その名称通り、金属・酸化膜(シリコン表面を酸化させて作ったSiO2の膜)・半導体の3層構造になっている。
ソースとドレインに対極となる半導体(n型とp型)を取り付けた層構成をしている。
その構造からドレイン－ソース間に電圧をかけることでスイッチングしそうに感じるかもしれませんが、それだけではスイッチングはしないようになっています。
それに加えて、ゲートにも電圧を印加することでスイッチングします。
厳密には、nチャネル型はドレインに正電圧・ソースに負電圧・ゲートに正電圧、pチャネル型はドレインに負電圧・ソースに正電圧・ゲートに負電圧を印加することでスイッチングするようになります。
入力インピーダンスは高め。
エンハンスメント型
MOSFETの分類の一つ。
ゲートに電圧を印加した際に電流が流れるようになったタイプ。
逆バイアス電圧は不要。
デプレッション型
MOSFETの分類の一つ。
ゲートに電圧を印加した際に電流は流れないようになったタイプ。
電流を0にするためには逆バイアス電圧が必要になる。
nチャネルとpチャネル
一般的なトランジスタ(バイポーラトランジスタ)は回路記号の矢印の向きに電流が流れればONになるのでわかりやすかったのですが、FETは電圧で制御するので同じように考えてはいけなくなっているんですよね。
私は、FETの時は矢印と反対向きにゲート電圧を印加すればスイッチングすると覚えています。
幸い、バイポーラトランジスタとユニポーラトランジスタ(FET)の図記号は見分けがつきますからね。
３．その他のFET
FETの種類は主に上記の2種類なのですが、他にも存在しないわけではありません。
他にはどのようなものがあるのか、何種類か簡単に紹介しておきますね。
IGBT
[Insulated Gate Bipolar Transistor(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)]の略称。
入力部がMOSFET構造(ユニポーラトランジスタ構造)、出力部がバイポーラトランジスタ構造になっている。
性能としては、高耐圧で比較的スイッチング特性が良いです。
MESFET
[Metal-Semiconductor FET(金属半導体電界効果トランジスタ)]の略称。
JFETではpn接合、MOSFETでは金属酸化膜半導体層をゲート端子で使用しているが、MSEFETはショットキーバリアダイオードのように金属と半導体を接合している。
高速スイッチング特性を持ちます。
HEMT
[High Electron MobilityTransistor(高電子移動度トランジスタ)の略称。
ヘムトと読む。
GaAs(ガリウムヒ素)などの化合物半導体材料を利用している。
従来のトランジスタは電子を発生させる層と電子が移動する層が同じ材料で形成されている為、電子が途中で不純物に衝突し、ノイズになったり移動速度が減少したりしていました。
そこで、電子を発生させる層(不純物ありの化合物半導体層)と電子が移動する層(不純物の無い高純度化合物半導体層)を別々に用意したものがHEMTです。
構造としては、化合物半導体基板－高純度化合物半導体層－不純物ありの化合物半導体－各電極となっています。
TFT
[Thin Film Transistor(薄膜トランジスタ)]の略称。
半導体層・絶縁膜・電極などを薄膜状のガラスや石英で形成したトランジスタ。
薄くて透明なので、液晶ディスプレイなどに使用されている。
以上、「FETの種類(JFET・MOSFETの分類)」についての説明でした。
