電界効果トランジスタの動作原理

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電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor; FET)には
接合形電界効果トランジスタ(Junction-type FET; JFET)と
金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(metal-oxide-semiconductor FET; MOSFET)
があります.

ここでは利用度の高いMOSFETの動作原理について説明します.

図のようにp形(正電荷の詰まった)基盤p-Si上に
二つのn形(負電荷の詰まった)領域を作り,
電極をつけてそれぞれS(ソース),D(ドレイン)とする.

電極G(ゲート)は斜線で示してある非常に薄い絶縁膜の上に作る.

基盤SBはp形基盤に引っ付いている.

基盤SBとドレインの間に
逆方向バイアス電圧(n形領域からp形の基盤に電流を流すようにかかる電圧)Vdsを加えると,
p形基盤内の正電荷は基盤SB側へ引っ張られて,空乏層が形成される.

空乏層はプラスとマイナスの両方の電荷が存在しない領域のことである.

ここで,ゲートに電圧Vgsを加えると,
空乏層内に負電荷が誘導されて,
ゲート直下に絶縁膜をはさんでn形領域が形成される.

すると,そのn形領域によって,
同じn型領域であるソースとドレイン間が接続された状態となり,
電流Idが流れる.

画像は ”情報工学のための電子回路 山崎亨 森北出版” より