MOSFET

科目：

MOSトランジスタ全般
スイッチとしてのMOSトランジスタ
MOSトランジスタ特性

MOSトランジスタ一般:
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor の略称) は多くのマイクロコントローラーに使用されています。 MOSFET は通常のトランジスタと最もよく比較できます。FET とトランジスタの両方に XNUMX つの接続があり、電流を制御できるためです。 FET と通常のトランジスタの違いは、FET はスイッチングに電圧のみを必要とするのに対し、トランジスタは電流を必要とすることです。したがって、FET はエネルギーなしで制御され、マイクロコントローラーの発熱を最小限に抑えることができます。

画像はMOSFETを示しています。 XNUMX 本の脚は「ゲート」、「ドレイン」、「ソース」接続です。

スイッチとしてのMOSトランジスタ:
N-MOS トランジスタでは、FET をオンにするためにゲートがプラスになる必要があります。 P-MOS トランジスタについては、このページではまだ説明していません。
左側の接続は、 ゲート (g) と呼ばれ、一番上のものはと呼ばれます ドレン(d) そして一番下は 情報源 呼ばれます。

ゲートに正の電圧が印加されると、電界の影響によりゲート絶縁膜の直下に電子が大量に集中します。これにより、ドレインとソースの間に n チャネルが形成され、ドレインとソース間の直接伝導が可能になります。記号内の矢印は電子の流れの方向を示します。 n-MOS では、矢印はチャネルの方向を指します。

ゲートは制御電極とも呼ばれます。通常のトランジスタと比較すると、ドレインはコレクタに、ソースはエミッタに最も似ています。通常、ドレインとソースの間には np-pn クロスオーバーがあるため、ドレインとソースの間には伝導はありません。これは、カソードが互いに接触している XNUMX つのダイオードに相当します。

この図には、バッテリー、スイッチ、LED、MOSFETが示されています。スイッチが閉じると、ゲートに電圧がかかります。これにより、ドレインとソースの間に導通が生じ、電流が流れます。抵抗とLEDに電流が流れるのでLEDが点灯します。

この例では、ゲートは手動操作のスイッチによって制御されます。実際には、ゲートは ECU によって制御されます。ドレインはアクチュエータの負の接続に接続されます。図では LED がアクチュエーターです。電源はバッテリーのアースに接続されています。

MOSトランジスタ特性：
通常のトランジスタと同様に、MOSFETにも特性があります。この特性を使用して、MOSFET でアクチュエータを制御するために必要なゲートの電圧を決定できます。
下の画像は、MOSFET によって制御される 5 ワットのランプを備えた図を左側に示しています。 MOSFETの特性曲線を右に示します。ドレインを流れる電流は、特性曲線の縦軸 (Y 軸) に表示されます。ドレインとソース間の電圧差は横軸 (X 軸) で読み取ることができます。

ECUがゲートに電源電圧を供給しているためにトランジスタが導通すると、電流が流れてランプが点灯します。この状況で電圧計で測定した電圧は 12 ボルトです。 5 ワットのランプでは、ドレインに 0,42 アンペア (420 mA) の電流が流れます。

電圧 12 ボルトと電流 420 mA がわかったので、これら 1,5 つの交点を特性に入力できます。これら XNUMX 点の間に線を引くことができます。これが課税ラインです。この負荷線は、MOSFET が導通するために必要なゲートの最小電圧を決定するために使用できます。 MOSFET が完全に制御されることを保証するために、ゲートの電圧は常に必要以上に高くなります。通常のトランジスタの係数 XNUMX Ibk を考慮してください。
特性曲線は、ゲートの理想的な電圧が 5,5 ボルトであることを示しています。ドレインを流れる電流が大きくなるほど、MOSFET が導通するにはゲートの電圧も高くなければなりません。