電子デバイス(接合型FET)

10問 • 2年前

け

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接合型FETの基本構造接合型FETの基本構造の図(nチャネル型)

p型とn型半導体を接合した構造

接合型FETの動作特徴

ゲート電圧(Vɢs)の大きさにより、空乏層の幅(大きさ)をかえることで、ドレイン電流(Iᴅ)を制御する

接合型FETの主な構造的特徴

ゲートとソース・ドレインの半導体の種類が異なるゲート端子は２つ存在ソースとドレインは、同じ半導体の両端に位置するソース、ドレインの半導体の種類より、nチャネル型、pチャネル型に分類

接合型FETの回路記号(nチャネル型、pチャネル型)

図

接合型FETの動作原理(Vɢs、Vᴅsの役割)

Vɢs:空乏層の幅を変え、多数キャリアの移動状態を制御する役割 Vᴅs:多数キャリアを移動させる役割(ソースからドレイン側)

接合型FETの動作原理(伝達特性) ①Vɢs=0 ②Vɢsを印加

①Vɢs=0 Vᴅsを印加すると、n型半導体中の多数キャリアである自由電子が、チャネルであるソースからドレイン側へ移動する。 Vᴅsを一定にすると、一定のドレイン電流が流れ続ける。 ②Vɢsを印加 Vɢsを印加すると、ちょうどゲートとドレイン・ソース間のpn接合部にかかることになるので、電圧として逆方向バイアスが、かかることになる。これによりキャリアの存在しない領域である空乏層ができ始める Vɢsを大きくすると、空乏層の広がりも大きくなり、これによりチャネルが狭くなり、やがて切れてしまう。→ピンチオフ状態 Vᴅsは一定なのでIᴅは流れなくなる。 →VɢsによりIᴅを制御したことになる。 ※Iᴅが0になった時のVᴅs：ゲートピンチオフ電圧

接合型FETの出力特性 ①Vᴅsを印加(0〜数V程度) ②Vᴅsを印加(ある値以上) ※Iᴅが飽和する理由 ③一定にしているVɢsを負の向きに変える

①Vᴅsを印加(0〜数V程度) Vɢsを一定とし、Vᴅsを印加するとn型半導体内の多数キャリアである自由電子がチャネルであるソース側からドレイン側へ移動する(伝達特性と同じ状態) これにより、Vᴅsを徐々に大きくすると、ほぼ比例してドレイン電流Iᴅも増加する ②Vᴅsを印加(ある値以上)の場合 Vᴅsがある値以上になると、Iᴅは増加しにくくなり、やがて飽和する(ピンチオフ) ※Iᴅが飽和する理由 Vɢsが一定でも、Vᴅsがある程度以上大きくなれれば、ゲートとドレインの電位差が大きくなるため、逆方向バイアス状態が強くなり、空乏層が広がることになる。空乏層が広がることで、チャネルが狭くなるため、抵抗が大きくなり、Iᴅはこの抵抗によって決まる分しか流れなくなるので、直線的増加か、はずれ、飽和してしまう。 ③一定にしているVɢsを負の向きに変える Vɢsを印加することで、Vᴅsに関係なく空乏層ができやすくなる(逆方向バイアス効果が強くなる)ため、Vɢsが負の向きに大きい値ほど、ピンチオフ電圧(Vᴅs)と飽和するIᴅの値はとても小さくなる。

相互コンダクタンス(何の値、求め方、大きいとどうなるか)

FETの特性を評価する値 gₘ=ΔIᴅ/ΔVɢs[S] 相互コンダクタンスが大きいということは小さなVɢsの変化(入力)で大きなIᴅ(出力)を得ることができる

伝達特性の図を書く

図

出力特性の図を書く

図

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