- MOSFET‐電子の高速道路を開通させるゲートキーパー
- 1. 基本構造
- 2. 動作原理
- 3. MOSFETの種類
- 4. MOSFETの主要パラメータ
- 5. RC ESCにおける役割
- 6. ASCIIで見るMOSFET構造イメージ(Nチャネル)
- まとめ
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MOSFET‐電子の高速道路を開通させるゲートキーパー

MOSFETとは、金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ(Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor)の略で、電子回路で電力の制御・スイッチング・増幅に広く使われる半導体素子です。RC ESC(スピードコントローラー)にも必須の部品です。
1. 基本構造
・M(Metal) ゲート電極(金属またはポリシリコン)
・O(Oxide) ゲート酸化膜(SiO₂)… ゲートとチャネルを絶縁
・S(Semiconductor) 半導体基板(シリコン)
・FET 電界効果トランジスタ(Field-Effect Transistor)
・O(Oxide) ゲート酸化膜(SiO₂)… ゲートとチャネルを絶縁
・S(Semiconductor) 半導体基板(シリコン)
・FET 電界効果トランジスタ(Field-Effect Transistor)
2. 動作原理
・ゲート電極に電圧を加えると、酸化膜を介して基板に電界が発生。
・この電界により、ソース(S)とドレイン(D)の間に電子や正孔の流れるチャネルが形成され、電流が流れる。
・ゲート電流はほぼゼロ(絶縁されているため)、高入力インピーダンスが特徴
・この電界により、ソース(S)とドレイン(D)の間に電子や正孔の流れるチャネルが形成され、電流が流れる。
・ゲート電流はほぼゼロ(絶縁されているため)、高入力インピーダンスが特徴
3. MOSFETの種類
Nチャネル型(N-MOSFET)
・ソースが低電位、電子が主なキャリア。
・低オン抵抗・高速・大電流向け → ESCや電源回路で主流。
・ソースが低電位、電子が主なキャリア。
・低オン抵抗・高速・大電流向け → ESCや電源回路で主流。
Pチャネル型(P-MOSFET)
・ソースが高電位、正孔が主なキャリア。
・オン抵抗高めだが、ハイサイドスイッチで使われる。
・ソースが高電位、正孔が主なキャリア。
・オン抵抗高めだが、ハイサイドスイッチで使われる。
4. MOSFETの主要パラメータ
・Rds(on) ON状態のドレイン–ソース間抵抗(低いほど効率良い)
・Vgs(th) ゲートしきい値電圧(チャネルができ始める電圧)
・Id ドレイン電流定格(扱える電流の最大値)
・Vds(max) ドレイン–ソース間耐圧(壊れない電圧の上限)
・Qg(ゲート電荷) スイッチング速度に関係、低い方が高速。
・Vgs(th) ゲートしきい値電圧(チャネルができ始める電圧)
・Id ドレイン電流定格(扱える電流の最大値)
・Vds(max) ドレイン–ソース間耐圧(壊れない電圧の上限)
・Qg(ゲート電荷) スイッチング速度に関係、低い方が高速。
5. RC ESCにおける役割
・モーターの高速ON/OFF制御(PWM)を行い、速度を調整。 ・並列接続で大電流対応(数十A〜百A)。
・低Rds(on)化により発熱低減&効率向上。
・BECやバッテリープロテクション回路にも採用。
・低Rds(on)化により発熱低減&効率向上。
・BECやバッテリープロテクション回路にも採用。
6. ASCIIで見るMOSFET構造イメージ(Nチャネル)
Gate ──┬─────────────┐
│ 金属ゲート層
│==================== SiO₂絶縁層
Source──■ N+領域 N+領域 ──Drain
│ \ /
│ \ / ← 電界で電子の通るチャネルが形成
└───────────── 基板(P型)
まとめ
MOSFETは、高速・高効率・低損失のスイッチとして現代のRC・電源回路・パソコン・自動車などほぼすべての電子機器に使われています。
名言 「MOSFETは、電子の高速道路を開通させるゲートキーパーだ。」
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