ゲート、ソース、ドレイン
電界で負荷を切り替える
MOSFETはMetal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor、絶縁ゲートの電界で導電経路を制御する金属酸化膜半導体電界効果トランジスタです。このnチャネルの例では電子が負の電荷の担い手で、ゲートは制御、ソースは0 V、ドレインは負荷への接続です。ミリワット（mW）は1000分の1ワットです。
実験台
回路の設定を変え、測定値を予想してから課題を確認しましょう。教材用のモデルで、各レッスンに仮定を説明しています。
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動作の仕組み
教材モデルではゲート3 V以上でオン抵抗2 Ω、それ未満で開放です。実際の特性、ゲート容量、内蔵ダイオードは省略し、実際のしきい値は完全なオンを保証しません。 G、D、Sはゲート、ドレイン、ソースです。VGSはゲート・ソース間電圧（ここではVg）、VDSはドレイン・ソース間電圧で、ソースが0 Vなのでドレイン電圧と同じです。
Vgはソースに対するゲート電圧、Vsは電源、RLは負荷抵抗です。オン時I = Vs/(RL + 2 Ω)、ドレイン電圧 = I × 2 Ω、損失 = I² × 2 Ω。ゲートは制御し、負荷のエネルギーは電源が供給します。
難易度
組み立て · 組み立てる
電源5 V、ゲート0 V、負荷100 Ωで電源を入れ、負荷をオフに保ちます。
ヒントを見る
Vs = 5 V; Vg = 0 V; RL = 100 Ω → 0 mA
探究 · 一つ変える
電源5 Vと負荷100 Ωを保ち、ゲートを5 Vにして約49.02 mAを読み取ります。
ヒントを見る
Vs = 5 V; Vg = 5 V; RL = 100 Ω → 49.02 mA
自力で解く · 課題を解く
電源12 V、ゲート5 Vで20–30 mAを得て、スイッチ損失を2 mW以下にします。
ヒントを見る
Vs = 12 V; Vg = 5 V; RL = 400 Ω → 29.85 mA; 1.782 mW
追加の読み物と回路レシピ
電界で負荷を切り替える
役立つ法則
理想的な絶縁ゲートは定常電流を取りませんが、実際の切り替えではゲート容量を充放電します。
モデルの外では
オン抵抗の損失はI²Rです。一定抵抗で電流を二倍にすると発熱電力は四倍です。
避けたい落とし穴
しきい値電圧は導通の始まりを示し、どんな負荷も十分オンにできる共通電圧ではありません。
オン抵抗一定で負荷電流が二倍になります。損失は…
- 半分
- 二倍
- 四倍
詳しく読む
損失はI²Rなので、二の二乗は四です。