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12.16 : MOSFET の特性

金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ (MOSFET) は、電子回路で重要な役割を果たします。主に信号の増幅とスイッチングに使用されます。

さまざまな重要なパラメータが機能に影響し、理論と電子工学のアプリケーションにとって重要です。まず、チャネルの寸法、正確には長さと幅が極めて重要です。これらのチャネルのサイズは、トランジスタの電流搬送能力とスイッチング速度に影響します。通常、チャネルが短いほど動作が速くなります。次に、ゲートとチャネルを隔てる二酸化ケイ素層である酸化物の厚さが、ゲートによるチャネルの制御を調整します。酸化物が薄いほどゲート容量が増加し、この制御が強化されます。

もう 1 つの重要な要素は、接合深さと基板ドーピングです。これらは、MOSFET のしきい値電圧を調整し、リーク電流を制御します。ドーピングは、不純物を導入することで半導体の特性を変更します。

動作上、MOSFET はゲートからソースへの電圧に基づいて 3 つの異なる領域を示します。

  • カットオフ領域では、トランジスタはオフで、ソースとドレインの間に導電パスがないため、電流は最小限の逆リークに制限されます。
  • V_GS がしきい値を超え、V_DS (ドレイン - ソース間電圧) が低くなると、線形領域が現れます。ここでは、トランジスタは可変抵抗器のように動作し、ドレイン電流 (I_D) は V_DS に正比例し、V_GS によって調整されます。
  • 飽和領域では、ピンチオフ効果により V_DS が増加しても I_D は平坦になり、ドレイン近くのチャネルが狭くなり、それ以上の電流の流れが制限されます。

これらの動作条件によって、特に精密な電子制御が必要な場合に、MOSFET が回路にどのように実装されるかが決まります。

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MOSFETMetal oxide semiconductorField effect TransistorElectronic CircuitsSignal AmplificationSwitching SignalsChannel DimensionsOxide ThicknessGate CapacitanceJunction DepthSubstrate DopingThreshold VoltageLeakage CurrentsCutoff RegionLinear RegionSaturation RegionDrain Current

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