ON状態におけるMOSFETとトランジスタの違いは何か

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MOSFETは、アナログ回路とデジタル回路の両方で広く使用されている非常に一般的なフィールド効果トランジスタです。トランジスタもバイポーラトランジスタとなり、電流の流れを制御して、小さな信号をより大きな振幅の電気信号に増幅することができる。MOSFETとトランジスタにはどちらもオン状態がありますが、オン状態のとき、これら2つにはどのような違いがあるのでしょうか？MOSFETとトランジスタのオン状態において、MOSFETは通常Rdsを、トランジスタは通常飽和Vceを用います。では、逆の状況、つまりトランジスタには飽和Rceを、MOSFETには飽和Vdsを用いることは可能でしょうか？トランジスタがオン状態のときは飽和領域で動作し、導通電流Iceは主にIbとVceによって決まります。しかし、トランジスタのベース駆動電流Ibは一般的に一定に保つことができないため、Iceは単純にVceだけで決まるわけではなく、したがって飽和Rceを用いて表すことはできません（Rceが変化するからです）。飽和状態ではVceが小さいため、トランジスタは一般的に飽和Vceで表される。 MOSトランジスタはON状態のときに線形領域で動作する（これはトランジスタの飽和領域に相当する）。トランジスタと同様に、電流IdsはVgsとVdsによって決まるが、MOSトランジスタの駆動電圧Vgsは一般的に一定に保たれるため、IdsはVdsの影響のみを受ける。つまり、Vgsが固定されている場合、導通インピーダンスRdsはほぼ一定に保たれるので、MOSトランジスタではRds方式が用いられる。 電流はMOSFETのDとSを双方向に流れることができ、これこそがMOSFETの大きな利点であり、同期整流においてDCMという概念が存在しない理由です。エネルギーは入力から出力へと伝達されるだけでなく、出力から再び入力へと戻すこともできます。エネルギーの双方向の流れを実現できる。 点、MOSのDとSは入れ替え可能なのであれば、なぜDSという定義があるのでしょうか？IC内部のMOSトランジスタについては、製造時には確実に完全に対称です。DとSを定義する目的は、電流の流れ方を議論したり、計算を行う際に便利にするためです。 第二に、DとSが定義されているのであれば、それらには一体どのような違いがあるのでしょうか？パワーMOSの場合、耐圧やその他の目的といった特別な用途のために、NMOSのD端子に軽くドープされた領域を設けて耐圧を高めることがあります。この場合、DとSは異なってきます。 第三に、DとSを入れ替えた後のMOSが示す特性は、元のものとどのような違いがあるでしょうか？例えばVth、ミラー効果、寄生容量、導通抵抗、破壊電圧Vdsなどです。 DSを交換した後、Vgs=0のとき、Vdsが0.7V以上であればトランジスタは導通可能になるが、交換前は不可能だった。Vgs>Vthのとき、逆型層チャネルが形成され、入れ替えた後は両者の特性は同じになる。 DとSの決定 私たちが言っているのは、電流はDからSへ流れることも、SからDへ流れることもある、ということです。しかし、それはDとSという2つの端子の名前を入れ替えてもよいという意味ではありません。 DSチャネルの幅はGS電圧によって制御される。Gが決まれば、Sが誰かは決まる。 上記をS側とした場合、Dだと考えられる。 元々DだったものをSとみなし、GとこのSに電圧を印加しても、チャネルは変化せず、依然として閉じたままである。 VgsがVthに達する前は、抵抗Rを介してCgsに充電が行われ、この段階のモデルは単純なRC充電過程となる。 VgsがVthに達すると、DSの伝導チャネルが開き、Vdは急激に低下し始める。I=C*dV/dtに従い、寄生容量Cgdには電流が流れ、その方向はG-->Dです。G接点のKCLにより、Igd電流が分流され、駆動電流の大部分はIgdに向かい、残りのわずかな量だけがCgsに流れ続ける。したがって、Vgsは比較的平坦な変化を示す短い区間が現れる。これがmilerプラットフォームです。