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MOSFET

現代エレクトロニクスのスイッチ・増幅器の主役。

これは何ですか?

MOSFET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)は電圧制御スイッチです。ゲートに電圧をかけることでドレイン-ソース間に電流を流せます。DC-DC コンバータ、モータドライバ、電源分配ゲーティング、信号スイッチのスイッチング素子として使用。N チャネル(より一般的で、単位面積あたりの RDS(on) が低い)と P チャネル(ハイサイド駆動が単純)があります。

ローサイドスイッチとしての N チャネル MOSFETV+負荷DSG(ゲート)VGS > VGS(th) のとき:• D と S の間にチャネルができる• 電流の経路:V+ → 負荷 → D → S → GND• VGS が高いほど RDS(on) は下がるVGS < VGS(th) のとき:• チャネルがオフになる• スイッチはオフ、負荷は切り離される
ローサイドの N チャネル MOSFET スイッチ。ゲートをしきい値電圧 VGS(th) より上げると、ドレインからソースへ電流が流れ、負荷に電力が供給されます。VGS(th) を下回るとチャネルはオフになり、負荷は切り離されます。

いつ必要ですか?

  • あらゆる DC-DC コンバータ(降圧、昇圧、フライバック、ハーフブリッジ)のスイッチング素子。
  • モータドライバ(BLDC、ステッピング、ブラシ DC)。
  • ロードスイッチとバッテリ保護。
  • 逆極性保護(PMOS による理想ダイオード回路)。
  • 信号レベルのアナログスイッチ(2N7002 等の小信号 NMOS によるレベルシフト、ゲーティング)。

正しい部品の選び方

極性(N か P)
ローサイドスイッチや同期整流には N チャネル、ゲート駆動が簡単なハイサイド駆動には P チャネル。
VDS(ドレイン-ソース耐圧)
スイッチが見る最大電圧を超えること。30 V、40 V、60 V、100 V、150 V、200 V、650 V、800 V が一般的。
使用 VGS での RDS(on)
導通抵抗。低いほど発熱は減りますが、ダイが大きくコストも上がります。通常は VGS = 10 V(標準ゲート駆動)と 4.5 V(ロジックレベル駆動)で規定されます。
VGS(max) と VGS(th)
VGS(max) は超えてはならない定格。VGS(th) は MOSFET が導通を始める電圧。サブ 2 V 駆動アプリで重要。
Qg(全ゲート電荷)
ゲートをスイッチするのに必要なエネルギー。Qg が小さいほどスイッチが速くドライバ損失が少ない。高 fSW で重要。
パッケージ
小信号は SOT-23 / SOT-323 / SOT-363 / DFN1006、パワーは DFN2x2 / DFN3x3 / SO-8 / TO-220 / TO-263 / TOLL。

Magnias の提供製品

MOSFET は Magnias の最も強いカテゴリの一つです。2N7002CL や 2N7002KL などの小信号 NMOS、20 V〜1000 V の N チャネルパワー MOSFET、12 V〜100 V の P チャネル、デュアルの N+N / N+P 品、オフライン PFC やフライバック向けの 650 V / 800 V スーパージャンクション品をそろえています。多くの製品に AEC-Q101 対応品があります(各データシートを参照)。

よくある質問

なぜデータシートに複数の VGS での RDS(on) が載っている?
MOSFET の導通抵抗はゲート駆動を上げると飽和まで下がります。ゲートドライバ出力に合う VGS を選び、その RDS(on) を見てください。4.5 V までしか駆動しないなら 10 V のヘッドライン値を信じてはいけません。
「ロジックレベル」MOSFET とは?
VGS(th) が十分低く(通常 <2 V)、3.3 V や 4.5 V のゲート駆動で完全エンハンスされる品種。マイコン直接駆動で重要。
2N7002 はどのバリアントを使えばよい?
2N7002CL と 2N7002KL はどちらも量産中の 60 V、0.3 A、SOT23 品で、ゲートに 2 kV の ESD 保護があります。オン抵抗が低いのは 2N7002CL です。お使いのゲート駆動電圧での RDS(on) を 2 つのデータシートで比べるか、FAE までお問い合わせください。
なぜスーパージャンクションは高電圧でより良いのですか?
電荷バランス柱構造でより薄い空乏幅で耐圧を保てるため、500 V 超で RDS(on) のスケーリングがプレーナ設計よりはるかに良好。SJ MOSFET はオフライン PFC や LLC アプリの標準です。
ハーフブリッジの貫通(shoot-through)を避けるには?
2 つの FET 切替間にデッドタイムを入れます。最小デッドタイム = max(td(off)) + Qg / 駆動電流。ほとんどのゲートドライバ IC で直接プログラム可。