Nチャネル型MOSFET
D→S間はN→P→Nとなっており、N→Pの接合が逆向きのため電流は流れない。
P型半導体には「ホール」と呼ばれる+の電荷が分布している。
G-S間に電圧をかけるとゲート直下のP層がNに反転し、N型半導体の層ができます。これにより N→P→N の経路が N→N→N に変化するので電流IDが流れることができます。
これがMOSFETが「ONになった状態」です。
このN型の層の部分をチャネルといい、チャネルがN型なのでNチャネルMOSFETと言います。
チャネル部分の抵抗をチャネル抵抗といいます。
MOSFETのゲートしきい値(P8FE10SBKの例)
項目 |
規格値 |
単位 |
解説 | ||
---|---|---|---|---|---|
Min. |
Typ. |
Max. | |||
しきい値(VTH) |
1.5 |
2.0 |
2.5 | V |
IDが流れ始める(ONになる)G-S間電圧 |
① VGS=1V
G-S間に1Vの電圧を掛けても、まだチャネルはPのままなので、電流は流れない。
② VGS=2V
G-S間に2V程度の電圧を掛けると、ようやくチャネルがNに反転して電流が流れ始める。⇒これがしきい値(VTH)
③ VGS=4.5V
ON抵抗をしっかり下げるには、VTHより十分に大きな電圧を与える。
VGS=4.5Vで85mΩ、VGS=10Vで79mΩ
ボディダイオード
図からわかるように、S⇒D間はもともとPN接合すなわちダイオードになっているため、いつでも電流を流すことができます。
このダイオードをボディ(寄生)ダイオードといい、MOSFETの記号を図のように書くこともあります。
Pチャネル型MOSFET
S→D間はP→N→PとなっておりN→Pの接合が逆向きのため電流は流れない。
N型半導体には「自由電子」と呼ばれる-の電荷が分布している。
G-S間に電圧をかけると、ゲート直下のN層がPに反転し、P型半導体の層(チャネル)ができます。これにより P→N→P の経路が P→P→P に変化するので電流IDが流れることができます。これがMOSFETが「ONになった状態」です。
チャネルがP型なのでPチャネルMOSFETと言います。
P型半導体中の電流は「ホール」によって運ばれるので、「電子」が流れるN型半導体よりも電流が流れにくい。
つまり、同じチップサイズならN型よりON抵抗が大きい。
Pチャネル型MOSFETの特徴
- 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の向き。
このような特性、使い勝手の面から、市場で使用されているMOSFETのほとんどがNチャネル型であり、各半導体メーカーの品揃えも圧倒的にNチャネル型が多くなっています。
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- Pチャネル型
Pチャネル型MOSFETの使用例
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- 降圧型DC/DCコンバータ
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- 逆接防止ダイオードの低損失化