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バイポーラ・トランジスタと電界効果トランジスタ

回路図

ここまではずっと「バイポーラ・トランジスタ」の話だけでした. バイポーラ・トランジスタとは違う原理で動作するトランジスタとして, 「電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor: FET)」 なるものがあります. FET(エフ・イー・ティー)は現在MOS型のものが主流で,それはMOSFET(モス・フェット)と呼ばれています.

とりあえず回路図だけ出しておきます.以下は,前ページまでにたくさん出てきた バイポーラ・トランジスタのものでした.

これに対して,FETの回路図は次のような感じになっています.

FETの3つの端子は, 「ソース(Source)」「ドレイン(Drain)」「ゲート(Gate)」と呼ばれます. バイポーラと対応を取ると,エミッタがソース,コレクタがドレイン,ベースがゲートという感じです. この名前にもきちんと由来があるのですが,それは後々・・・.

バイポーラで言うところのNPN型トランジスタは,MOSFETでは「NチャネルMOSFET」と呼ばれます. 逆にPNP型は「PチャネルMOSFET」です.チャネルって何・・・?という話は後々(かなり後)出てきます. また,MOSFETの回路図に書いてある矢印はどんな意味なのか一見しただけでは分かりません. バイポーラの矢印は電流の向きだろうなあというのは想像が付くのですが.その辺の事も後々で.

MOSFETは「電圧制御」

バイポーラ・トランジスタは「ベースに流れる小さな電流」で,コレクタ−エミッタ間の大きな電流を制御するのでした. しかし,MOSFETでは違います.

回路図を見ると,バイポーラ・トランジスタはベースとエミッタがつながっています. これに対してMOSFETでの回路図を見ると,ゲートだけ切り離されています. この回路図はトランジスタの実際の構造をそのまま表しています. バイポーラ・トランジスタはベースがエミッタ・コレクタと電気的につながっています. しかし,MOSFETの場合はゲート端子だけが浮いている(他と切り離されている)ので, ゲートに電流が流れることはありません.

では,MOSFETのゲート電極に電池を接続した場合を想像してみます. 電池をつなげても,ゲートに電流は流れません.それでも,一応ゲート電極に「電圧」はかかっています. ・・・というわけで,MOSFETは「ゲートに電圧を印加して制御する」デバイスなんですね. 電流が流れないので省エネです. バイポーラトランジスタが「電流制御デバイス」であるのに対して, MOSFETは「電圧制御デバイス」です.

ここまでで,「トランジスタ」という部品を外から見た場合の機能をおおざっぱに書きました. しかし,依然として中身はブラックボックスのままです. 「どうしてこんな動作をするの?」ということは分かりません. そんなわけで,次ページからは少しずつトランジスタの中身について掘り下げていきます.




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