ユニポーラトランジスタ

1. ユニポーラ型トランジスタ
   
   1. ユニポーラ
      ユニポーラ型トランジスタは、N型またはP型の半導体と電極から構成されます。PとNの接合を通して電流が流れるバイポーラ型と異なり、電流の通路は一種類の半導体で構成されるためユニ（一つの意味）ポーラ（極性）型と呼ばれます。
      ユニポーラ型トランジスタは、S（ソース）、G（ゲート）、D（ドレイン）の3端子構造です。G電極の電圧で、D-S間の電流を制御するため、電界効果型（Feild Effect ）トランジスタ：FET　とも呼ばれます。
      
      
   2. ユニポーラ型の種類
      　ユニポーラ型は製法に違いにより、MOS型と接合型の2種類があります。また、それぞれに、P型とN型があります。
      
      
2. MOS型トランジスタ
   
   
   1. 構造
      　N型のMOS型トランジスタは、弱いP型の半導体の両側をN型とし、中央に金属酸化（Metal Oxide）膜による絶縁層を介して、電極Gをつけます。MOSは Metal Oxide Semiconductor　の略です。
      　このままでは D-S 間に電圧をかけても、一方が逆電圧になるため、電流が流れません。
      　しかし、G電極に　＋電圧をかけると、ゲート電極の下の表面（チャネル部と呼びます）に電子が誘起され、この電子がDの＋電圧に流れ込みます。同時にSからゲートに電子が流れ込むため、電流が流れます。
      　正の電圧をかけないと電流が流れない特性をエンハンスメント型と呼びます 。
      
      
      　G電圧により誘起される電子に比例した電流が流れることになります（これを応用したのが、低電流ダイオードです）。ゲート部にごく微量のN型不純物を打ち込んでおくと、ゲート電圧が０でも電流が流れます。
      
      
   2. MOS型の特性
      　ゲート電極は、絶縁膜で遮断されますから、ゲート電流は10^-12A程度しか流れません。MOS型でが、Vgs に比例した電流が　D-S 間に流れます。この比例定数を　gm とすると、
      　　Id = gm ・ Vgs
      となります。ｇｍ を相互コンダクタンスと呼びます。
      
      
   
   
3. 接合型トランジスタ
   
   1. 構造
      接合型トランジスタは両端をＤとＳとする Ｎ型の半導体の両側にP型の極性のゲート電極を接合して構成します。ＭＯＳ型と異なり、D-S間は通常は導通していますが、ゲート電極に負電圧をかけると、ゲートからチャネル部に空亡層が拡がり、電流を遮断します。電圧をかけないと、最大電流が流れ、負電圧をかけると減少する特性をデプレッション型と呼びます。
      　また、電流を遮断するときのゲート電圧をピンチオフ電圧と呼びます。
      
      　　
      
      接合型の場合、ゲートに順方向に電圧をかけると、ゲート電流が流れてしまいます。必ず、逆方向に電圧がかかるよう、ゲート電圧を設定する必要があります。
      
      
   2. 特性
      　ゲート部は逆接続のダイオードとなるため、流れる電流は10^-9程度です。Vgsが0のとき流れる電流をId0とすると、D-S間の電流は
      　Id = Id0 - gm ・ Vgs
      となります。
      
      
4. 回路記号とスイッチ回路
   
   
   1. 回路記号
      下図、左の二つがMOS型、で、右が接合型です。MOS型の場合、ゲート電極がチャネルを示す縦の棒から離れています。また、矢印はシリコン基板の電位を示します（多くの場合、内部でソースに接続しています）。接合型の場合、ゲート電極がダイオード接続を示す矢印になっています。
      
      
      また、各型で、P型とN型で矢印の方向を区別しています。
      
      
   2. 部品名と型
      　N型の場合　2SK**　P型の場合　2SJ** となりますが、MOSと接合型の区別はありません。
      
      
   3. スイッチ回路
      　MOSFETを利用したスイッチ回路例を示します。電源は５V、入力も0-5Vで、出力は反転します。トランジスタには　2sK612などが利用できます。ゲートの１Mオームは、入力の接続がない場合、スイッチを確実にOFFにするためで、入力信号があれば、不要です。ゲート電圧が1.6V程度でスイッチします。
      　この回路は、入力電圧が0：5Vでない場合や、出力抵抗の高い信号を　TTLIC に接続する場合に利用できます。この回路で、トランジスタを JFETである　23K330　に交換すると、入力が負電圧-5：0Vでスイッチできます。
      
      　下は、接合型JFETである2SJ105を用いた、0：5Vで負電圧をスイッチする回路です。
      
      
      
   4. バイポーラ型スイッチ回路との差異
      FETがバイポーラと異なり、「電荷蓄積効果」がないため、高速なスイッチが可能です。このままの回路で１MHz以上のスイッチが可能です。
      　また、ゲート電流が微少ですから、大電力の場合でもバイポーラの場合のようにダーリントン回路を組む必要はありません。