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MOSFET / バイポーラトランジスタ

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  • トランジスタにはどのような種類がありますか?

    トランジスタは、大別するとバイポーラ型(BJT)、電界効果型(FET)及び絶縁ゲートバイポーラ型(IGBT)の3種類に分類される半導体デバイスです。

  • トランジスタは電流で駆動しますか、電圧で駆動しますか?

    バイポーラトランジスタ(BJT)は電流駆動型、電界効果トランジスタ(FET)および絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)は電圧駆動型のデバイスです。

  • MOSFETとは?

    Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor の略でMOS型の電界効果トランジスタを示します。3端子電極が基本でそれぞれG:ゲート、D:ドレイン、S:ソースがあります。ゲートGに電圧を印加することによりドレインD-ソースS間が導通(オン)、非導通(オフ)状態になります。バイポーラ型に比べ、比較的 高速動作、低損失が特長です。チャネル極性でP型とN型があり、制御の方法でノーマリーオフ(ゲート電圧0Vでオフ)のエンハンスメント型、ノーマリーオン(ゲート電圧0Vでオン)のデプレッション型があります。エンハンスメント型が一般的です。

    下記資料に構造に関する説明がございますので、参照ください。
    構造と特長:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:737KB)


    Nch型MOSFETの例

  • IGBTとは?

    Insulated Gate Bipolar Transistorの略で 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを示します。入力部がMOS構造で出力部がバイポーラ構造のパワー用トランジスタです。高耐圧、大電流に適した半導体です。少ない電力で高電力を駆動できます。
    応用例としてIH調理器などがあります。

    Nch型IGBTの例

  • J-FETとは?

    Junction Field Effect Transistor 接合型電界効果トランジスタを示します。以前はFETと言えばこのJ-FET指していました。主に高入力インピーダンス、低ノイズの特長でインピーダンス変換、低ノイズ増幅器回路などに使用されています。
    接続により簡易的な定電流回路素子としても機能します。

    Nch型J-FETの例

  • バイポーラトランジスタとは?

    バイポーラトランジスタ(Bipolar transistor;BJT)は 接合型トランジスタとも呼ばれるトランジスタの一種です。電界効果トランジスタ(ユニポーラトランジスタ)と異なり、キャリアを2種類(正孔、電子)もつためバイポーラと呼ばれています。
    最初に発明されたトランジスタがバイポーラ型トランジスタであったため、単にトランジスタと言えば、バイポーラトランジスタを指すことが多いです。

    NPN型バイポーラトランジスタの例

  • 抵抗内蔵トランジスタとは?

    バイポーラトランジスタのベース、ベース・エミッタに抵抗を付加したトランジスタです。抵抗内蔵によりバイアス用抵抗など外付け部品が少なく回路構成が容易になります。主な用途はスィッチング用です。
    より詳細な資料がございますので、こちらも参照ください。

    資料名:抵抗内蔵型トランジスタ(BRT) SMD 使用上の注意点
    https://toshiba.semicon-storage.com/jp/design-support/document/application-note.html

    また最近では高速なスイッチング特性・消費電流・オン電圧・ドライブ電圧の低さなどの理由により、抵抗内蔵トランジスタの代わりにMOSFETを使用する傾向があります。下記資料に比較データがございますので、参照ください。

    資料名:小型面実装 MOSFET 使用上の注意点
    https://toshiba.semicon-storage.com/jp/design-support/document/application-note.html

     

    NPN型抵抗内蔵型トランジスタの例

  • 異品種混載トランジスタとは?

    バイポーラトランジスタとMOSFETの組合せ、トランジスタとダイオードの組合せなど異なる品種を同一パッケージに内蔵した製品です。例としてロードスイッチなどでは主スイッチにオン抵抗の小さいMOSFETを、そのドライバにバイポーラトランジスタの組合せた製品などがあります。

    異品種混載例

  • MOSFETやバイポーラトランジスタのデータシートなどに安全動作領域など出てきます。これは何なのでしょうか?

    バイポーラトランジスタやMOSFETが破壊したり劣化しにくい領域を安全動作領域といいます。動作ポイントがこの領域内に入っている事が重要です。安全動作領域は電流制限領域、熱制限領域、SB領域、電圧制限領域に分かれます。最近ではデータシートの中にオン抵抗制限領域を明記している製品もあります。

    MOSFETに関してはアプリケーションノート「最大定格:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,593KB)」を参照ください。

  • トランジスタをダイオードとして使用しても問題ないでしょうか?

    バイポーラトランジスタは等価的にダイオード2個コモンで表せられますがコモン部分にあたるベース電極部はトランジスタとして性能を出す為微細加工を行っており、ダイオード構造と異なりますのでダイオードとしての使用は想定していません。よって専用ダイオードの使用をお願いします。

  • ジャンクションFETを定電流として使用できると聞いてますが具体的にはどう使用するのでしょうか?

    下図の様に接続しますと擬似定電流ダイオードとして使用できます。

    ID-VDS特性を示したグラフです。

  • ジャンクションFETで良く使用されているインピーダンス変換とはどの様なものですか?

    FETの入力端子のゲートGは一般的に高入力抵抗(ハイインピーダンス)です。下図の様にソースS端子に出力用負荷抵抗を挿入するソースフォロワー回路が一般的です。利得はほぼ1です。

    ソースフォロワー回路の例を示した図です。

  • MOSFET、IGBT、バイポーラトランジスタなどにRth(ch-a)、Rth(j-a)の表記が無い製品がありますが、何故ですか?


    自立型パワーデバイス

    自立型パワーデバイスでは一般的に放熱板を取り付ける事が多い為、基本的にRth(ch-c)、Rth(j-c)を提供するようにしております(一部適用外や併記のものもあります)。 放熱設計においては、チャネル(またはジャンクション)対周囲間よりもチャネル(またはジャンクション)対ケース間の熱抵抗値を使うことで、より正確な熱計算が可能になります。Rth(ch-c)、Rth(j-c)の記載がある場合は、こちらを用いて行って下さい。

    計算方法に関して以下の資料に説明があります。参考にしてください。
    熱設計と放熱器への取り付け:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,329KB)

  • 小型パッケージ素子のジャンクション(チャネル)-ケース間熱抵抗がありませんが?

    小型パッケージ素子は自己発熱量が小さいことと、パッケージの表面温度が精度よく測定できないため小型パッケージ素子のジャンクション-ケース間熱抵抗Rth(j-c)、チャネル-ケース間熱抵抗Rth(ch-c)は提供しておりません。 放熱設計におきましてはジャンクション-周囲間熱抵抗Rth(j-a)、チャネル-周囲間熱抵抗Rth(ch-a)にて計算して下さい。

  • テーピング(梱包)対応にはどの様な物がありますか?

    面実装パッケージ用のエンボステーピング品を用意しています。

    面実装品テーピング対応例

MOSFET

  • NチャネルMOSFETはどのような動作をしますか?

    下図のプレーナMOSFETにおいて、

    1. ドレイン・ソース間にドレイン+極性で電圧を印加します。(ドレイン・ソース間電圧:VDS)
    2. ゲート・ソース間にゲート+極性で電圧を印加します。(ゲート・ソース間電圧:VGS)
    3. その結果、ゲート絶縁膜直下のP層に電子(エレクトロン)が引き寄せられ、P層がN化されます。(このP層のN化された層のことをチャネルといいます。)
    4. 3のチャネルによりMOSFETは、ドレイン側より N+、 N-、チャネル(N)、N+  と全領域がN層になります。
    5. この結果、MOSFETは抵抗として動作しますので、印加されたVDSと負荷で決定されるドレイン電流が流れる事になります。

    プレーナMOSFETの構造と動作を表した図です。

  • スーパージャンクションMOSFET(SJ-MOS)とはどのようなものですか?

    1. SJ-MOS(当社ではDT-MOSと呼びます。)は、N-層の一部にP層を柱状(Pピラー層)を形成し、P-N層を交互に配置します。
    2. VDSを印加するとドリフト層であるN-層に空乏層が広がりますが、一般的なD-MOS(当社ではπ-MOSと呼びます。)とSJ-MOSではその拡がり方が異なります。(電界強度図参照、電界強度は空乏層内の状態を示す。)
    3. D-MOSでは、P/N-層の界面が最も高い電界強度となり、この部分が材料であるシリコンの限界値を超えた場合にブレークオーバー(降伏現象)が発生し、耐圧の限界となります。他方、SJ-MOSは、N-層が均一の電界強度となります。
    4. その結果、SJ-MOSは、より低抵抗のN-層で設計出来ますので低オン抵抗の製品が可能となります。

  • MOSFETの容量特性について教えてください。

    Ciss、Crss、Coss いずれの容量特性もMOSFETのスイッチング特性に影響を及ぼす重要な要素です。

    • Ciss: 入力容量 (Ciss=Cgd+Cgs) ⇒ゲート・ドレイン間容量とゲート・ソース間容量の和:遅延時間に影響。Cissが小さくなる程、遅延時間が短くなります。
    • Crss: 帰還容量 (Crss=Cgd)⇒ゲート・ドレイン間容量:Crssが小さい場合、スイッチング時間(下降時間: tf)が短くなります。また、ドレイン電流立上り特性が良くなり損失的に有利に働きます。
    • Coss: 出力容量 (Coss=Cgd+Cds)⇒ゲート・ドレイン間容量とドレイン・ソース間容量の和:ターンオフ特性及び軽負荷時の損失へ影響 します。Cossが大きい場合、ターンオフdv/dtは小さくなりノイズ的には有利です。Cossが小さい場合、軽負荷時の損失が小さくなります。

  • MOSFET 電気的特性(静的特性)について IGSS/IDSS/V(BR)DSS/V(BR)DXS

    ゲート漏れ電流(IGSS
    ドレイン・ソース間をショートし、ゲート・ソース間に指定の電圧を与えた時の漏れ電流です。

    IIGSSの測定
    IGSSの測定例を示した図です。

    ドレインしゃ断電流(IDSS
    ゲート・ソース間をショートし。ドレイン・ソース間に指定の電圧を与えた時の漏れ電流です。

    IIDSSの測定
    IDSSの測定例を示した図です。

    ドレイン・ソース間降伏電圧(V(BR)DSS/V(BR)DXS
    指定の漏れ電流を流した時のドレイン・ソース間の耐圧です。
    V(BR)DSS:ゲート・ソース間を短絡
    V(BR)DXS:ゲート・ソース間を逆バイアス

    IV(BR)DSSの測定
    V(BR)DSSの測定例を示した図です。

    IV(BR)DSXの測定
    V(BR)DSXの測定例を示した図です。

    データシート記載例

    項目 記号 測定条件 最小 標準 最大 単位
    ゲート漏れ電流 IGSS VGS = ±20 V, VDS = 0 V ±0.1 µA
    ドレインしゃ断電流 IDSS VDS = 40 V, VGS = 0 V 10
    ドレイン・ソース間降伏電圧 V(BR)DSS ID = 10 mA, VGS = 0 V 40 V
    V(BR)DSX ID = 10 mA, VGS = -20 V 25

  • MOSFET 電気的特性(静的特性)について Vth

    ゲートしきい値電圧 (Vth)
    添え字のthはThreshold voltage の略でソースとドレインの間に指定の電流が流れる時のゲート電圧です。

    Vthの測定

    規定のドレイン電流IDになるようにVGSを増加させ規定電流になった時点のVGSを測定する。

    データシート記載例

    項目 記号 測定条件 最小 標準 最大 単位
    ゲートしきい値電圧 Vth VDS = 10 V, ID = 1.0 mA 1.4 2.4 V

  • MOSFET 電気的特性(静的特性)について RDS(ON)

    ドレイン・ソース間オン抵抗 (RDS(ON)
    MOSFETが規定ゲート電圧でオン状態のときのドレイン・ソース間の抵抗値です。

    VDS(ON)の測定
    VDS(ON)の測定例を示した図です。
    規定のドレイン電流IDを定電流で印加し規定電圧までVGSを増加させ、ドレイン-ソ-ス間電圧を測定し、ドレイン電流IDで割り、オン抵抗を算出する 。
    注)定電流電源のオープン電圧は必ずドレイン-ソ-ス間耐圧電圧以下になる様にしてください。

    順方向伝達アドミタンスの測定
    順方向伝達アドミタンスの測定例を示した図です。
    規定のドレイン電流になる様にゲート-ソース間電圧VGSを増加させ規定のドレイン電流IDになる様に調整。その後VGSを微小変化させドレイン電流IDの微小変化率を見る。

    順方向伝達アドミタンスの特性例を示したグラフです。

    データシート記載例

    項目 記号 測定条件 最小 標準 最大 単位
    ドレイン・ソース間オン抵抗 RDS(ON) VGS = 4.5 V, ID = 50 A 0.95 1.35
    VGS = 10 V, ID = 50 A 0.65 0.80

  • MOSFET 電気的特性(動的特性)について Ciss/Crss/Coss

    静電容量特性
    MOSFET は、ゲートがシリコン酸化膜で絶縁されている構造であるため、ドレイン、ゲート、ソースの各端子間には、下図に示すような静電容量が存在します。
    Ciss は入力容量、Crss は帰還容量、Coss は出力容量です。この容量は、MOSFET のスイッチング性能に影響を及ぼします。



    データシート記載例

    項目 記号 測定条件 最小 標準 最大 単位
    入力容量 Ciss VDS = 20 V, VGS = 0 V, f = 1 MHz 7370 9600 pF
    帰還容量 Crss 58
    出力容量 COSS 1930

    アプリケーションノート「電気的特性:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,509KB)」にも説明がありますので、ご参照ください。

  • MOSFET 電気的特性(動的特性)について tr/ton/tf/toff

    スイッチング特性
    パワーMOSFET が多数キャリアデバイスであることによる顕著な特性は、バイポーラトランジスタに 比べて、高速動作に優れており、高周波のスイッチング動作ができることです。 スイッチング時間測定回路と入出力波形を下図に示します。



    1. td (on): ターンオン遅延時間
      ゲート・ソース電圧が設定電圧の10%に達してから、ドレイン・ソース間電圧が設定電圧の90%まで下降するまでのゲート・ソース間電圧に対するドレイン・ソース間の遅延時間です。
    2. tr:上昇時間(立ち上がり時間)
      ドレイン・ソース間電圧が設定値の 90%から 10%まで下降する時間です。
    3. ton:ターンオン時間
      ターンオン時間で td (on)+ tr になります。
    4. td (off):ターンオフ遅延時間
      ターンオフ時にゲート・ソース間電圧が設定電圧の90%に達してから、ドレイン・ソース間電圧が設定電圧の10%まで上昇する時間です。
    5. tf:下降時間
      ドレイン・ソース間電圧が設定値の 10%から 90%まで上昇する時間です。
    6. toff:ターンオフ時間
      ターンオフ時間で td (off)+ tf になります。


    データシート記載例

    項目 記号 最小 標準 最大 単位
    スイッチング時間(上昇時間) tr 13 ns
    スイッチング時間(ターンオン時間) ton 26
    スイッチング時間(下降時間) tf 14
    スイッチング時間(ターンオフ時間) toff 63

  • MOSFET 電気的特性(電荷容量特性)について Qg/Qgs1/Qgd/QSW/QOSS

    ゲート電荷容量特性
    MOSFETは入力端子ゲートG が絶縁されていますので、ゲート端子から見た電荷量Q が重要なパラメータになります。
    ゲート入力電荷量Qg
    ゲート電圧が、ゼロから指定された電圧となるまでの総電荷量です。
    ゲート・ソース間電荷量 1 Qgs1
    ゲートに電圧を印加してからミラー期間の手前までにゲート・ソース間容量を充電する電荷量です。
    ゲート・ドレイン間電荷量 Qgd
    ドレイン・ソース間電圧が低下しゲート・ドレイン間の容量を充電するミラー期間の電荷量です。
    ゲートスイッチ電荷量 Qsw
    Vth を超えてミラー期間が終わるまでのゲート蓄積電荷量です。
    出力電荷量Qoss
    ドレイン・ソース間の電荷量です。


    ゲート電荷量の定義を下図に示します。



    データシート記載例

    項目 記号 測定条件 最小 標準 最大 単位
    ゲート入力電荷量 Qg VDD ≈ 20 V, VGS = 10 V, ID = 50 A 103 nC
    VDD ≈ 20 V, VGS = 4.5 V, ID = 50 A 49
    ゲート・ソース間電荷量1 Qgs1 VDD ≈ 20 V, VGS = 5 V, ID = 50 A 25
    ゲート・ドレイン間電荷量 Qgd 12.4
    ゲートスイッチ電荷量 QSW 23
    出荷電荷量 QQSS VDS = 20 V, VGS = 0 V 85.4

    アプリケーションノート「電気的特性:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,509KB)」にも説明がありますので、ご参照ください。

  • MOSFET 電気的特性(ボディダイオード特性)について IDR/IDRP/VDSF/trr/Qrr/dv/dt

    パワーMOSFET は、その構造上ソース・ドレイン間にダイオードが等価的に内蔵されます。
    このボディダイオードが使用される用途向けの製品に関しては、データシート上に下記特性が記載されています。

    • ドレイン逆電流(連続) /ドレイン逆電流(パルス) IDR/IDRP
      MOSFET のボディーダイオード順方向電流の許容される最大値 です。
    • 順方向電圧(ダイオード)  VDSF
      ボディーダイオードに順方向電流を流した時のドレイン・ソース 間電圧です。
    • 逆回復時間 trr
    • 逆回復電荷量 Qrr
    • ピーク逆回復電流 Irr
      指定の測定条件におけるボディーダイオードの逆回復動作において逆回復電流が
      消滅するまでの時間(trr)及び電荷量(Qrr)です。その時のピーク電流値が Irr です。
    • ダイオード dv/dt 耐量  dv/dt




    データシート記載例

    項目 記号 測定条件 最小 標準 最大 単位
    順方向電圧 (ダイオード) VDSF IDR = 30.8 A, VGS = 0 V - - -1.7 V
    逆回復時間 trr IDR = 15.4 A, VGS = 0 V
    -dIDR/dt = 100 A/μs
    - 135 220 ns
    逆回復電荷量 Qrr - 0.6 - μC
    ピーク逆回復電流 Irr - 10 - A
    ダイオード dv/dt耐量 dv/dt IDR = 15.4 A, VGS = 0 V, VDD = 400 V 50 - - V/ns

    ボディダイオードの説明がアプリケーションノート「電気的特性:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,509KB)」にあります。こちらもご参照ください。

  • MOSFETを使った回路設計時に注意する事は?

    MOSFET に流し得る電流や、印加可能な電圧、電力損失などの最大許容値は最大定格値として定められています。絶対最大定格とは、瞬時といえども動作中に定格値を超えてはならないとするものです。定格を超えて使用した場合、特性が回復しない場合もあります。回路設計においては供給電圧の変動、電気部品の特性のバラつき、回路調整時の最大定格オーバー、周囲温度の変化、入力信号の変動などに注意し、定格の1つでも超えることは避けなければなりません。用途に応じた適切なデバイスを選択ください。

    また、絶対最大定格や動作範囲内でもディレーティングの程度により、信頼度が大きく変化します。
    「ディレーティングに関しては下記に情報がございますので、参考にしてください。
    資料名:信頼性情報 「東芝デバイス&ストレージ株式会社 取扱い上のご注意とお願い」
    https://toshiba.semicon-storage.com/content/dam/toshiba-ss/jp/docs/design-support/reliability/handling-precautions-tdsc.pdf

  • MOSFETの実装時の注意点は?

    MOSFETを基板に実装する際には、下記の点に注意してください。

    【表面実装製品】

    1. 同一パッケージでも製品によって、フローやリフローの実装方法や実装温度が異なる場合があります。
    2. フラックス洗浄や水洗浄を行う際には、ナトリウム・塩素などの反応性イオンの残留が無いように洗浄してください。無洗浄の場合にはフラックス等によりリード間の微小リークやマイグレーションを起こすことがあります。
    3. 基板に防湿コーティングを行う際には、応力の小さい樹脂を選択してください。

    【リード挿入製品】

    1. 製品を放熱板にネジで取り付ける場合には、規定のトルク値以内で締め付けてください。
    2. 製品を取り付ける放熱板の表面は平坦でバリや凹凸が無いようにしてください。
    3. 放熱板との接触熱抵抗を低減させるためシリコーングリースを使用する場合には、不揮発性のシリコーングリースを使用してください。
    4. シリコーングリースの種類によっては、ベースオイルが製品内部に浸入して寿命を悪化させる場合があります。
      製品の詳細な資料に関しては弊社営業窓口にお問い合わせください。


    詳細については、下記Webを参照ください。
    資料名:東芝デバイス&ストレージ社 半導体 取扱い上のご注意とお願い 3-5. 実装
    https://toshiba.semicon-storage.com/content/dam/toshiba-ss/jp/docs/design-support/reliability/handling-precautions-tdsc.pdf

    資料名:「熱設計と放熱器への取り付け:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,329KB)」
    https://toshiba.semicon-storage.com/info/docget.jsp?did=13412


    MOSFETを単体で評価・検査する際には、下記のの点に注意してください。

    【製品の検査・評価時】

    1. 湿度は40~70%を目安としてください。
    2. 作業者は帯電防止服と導電靴を着用した上で、リストストラップを着け、抵抗を介してアースしてください(着用した状態で、表面・アース間抵抗 7.5 × 105~3.5 × 107 Ω)
    3. 作業領域内に設置された装置・治具などはアースしてください。
    4. 作業領域内の床は導電性マットなどでアースをしてください(表面・アース間抵抗1 × 109Ω以下)。
    5. 作業台の表面は導電性マットにてアースしてください(表面・アース間抵抗7.5 × 105~1 × 109 Ω) 。
    6. 自動化装置を使用する場合にはイオナイザにより帯電防止をして、製品のバキュームには導電性ゴムを使用してください。


    詳細については、下記資料を参照ください。
    資料名:東芝デバイス&ストレージ社 半導体 取扱い上のご注意とお願い 3-1. 受け入れから出荷
    https://toshiba.semicon-storage.com/content/dam/toshiba-ss/jp/docs/design-support/reliability/handling-precautions-tdsc.pdf

  • 安全動作領域に「オン抵抗制限領域」という破線が記載されているものがありますが、どのような領域でしょうか?

    MOSFETが動作しオン状態になった時の導通損失部を表すラインになります。従って、オン抵抗制限ラインの上側は 製品の特性上MOSFETを動作させることが不可能な領域になります。


    図の②に示す直線で表されます。
    この直線はID=VDS/RDS(ON)maxで計算されます。

    安全動作領域の説明がアプリケーションノート「最大定格:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,593KB)」にあります。こちらもご参照ください。

  • 絶対最大定格のドレイン電流(DC)(シリコン制限)の意味は?

    実際に製品へ通電できる電流ではありませんが、搭載しているシリコンチップの通電能力を表しており、他製品との比較のための目安として使われます。
    製品へ通電可能なドレイン電流(DC)は、その製品のパッケージの通電能力、最大チャネル温度や安全動作領域等で制限されます。

  • 許容損失の定義は?

    規定の放熱条件において、MOSFET に連続的に消費させることのできる損失の最大値です。
    無限大放熱板実装時のチャンネルch-ケースcもしくはch-周囲a間で定義しております。
    放熱板装着状態でお使いの際は(1)ch-c間熱抵抗(内部熱抵抗)(2)絶縁板熱抵抗(3)接触熱抵抗(4)放熱板熱抵抗の総和により、許容損失は算出されます。
    面実装外囲器の場合、データシート上にはある規定寸法基板実装時の許容損失を定義しております。
    許容損失は使用条件(周囲温度、放熱条件)によって変わります。
    実際にご使用基板で実機状態でのch-a熱抵抗により、許容損失を求める必要があります。

    熱抵抗の説明がアプリケーションノート「最大定格:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,593KB)」、放熱板の説明が「熱設計と放熱器への取り付け:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,329KB)」にあります。こちらも合わせてご参照ください。

  • アバランシェ耐量とは何ですか?

    MOSFET は回路の浮遊インダクタンスにより、ターンオフ時にサージ電圧がドレイン・ソース間電圧に重畳され、時にはドレイン・ソース間電圧が素子の最大定格を超えブレークダウンします。
    但し、MOSFETは、ある一定のエネルギー、ドレイン電流以内でかつ定格チャネル温度(Tch)以下であれば、定格電圧のVDSSを超えても破壊しないという性能を有しています。これをアバランシェ耐量と呼び、許容される単発エネルギーをアバランシェエネルギー(EAS)、電流をアバランシェ電流(IAS)といいます。

    アバランシェの説明がアプリケーションノート「最大定格:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,593KB) 」にあります。ご参照ください。

  • 絶対最大定格電圧のアバランシェ耐量の考え方は?

    絶対最大定格電圧は瞬時たりとも超えてはならない電圧として定義しております。
    しかし昨今の応用状態を想定し、セット起動時等に発生する絶対最大定格を超える短い時間のスパイク電圧は、アバランシェ耐量の適用が可能です。
    アバランシェ耐量の適用可否は(1)起動時の固定時間である事(定常状態で常に絶対最大定格を超えていない事)(2)アバランシェ電流が絶対最大定格内である事が条件となり、チャネル温度で制限されます。
    アバランシェ耐量の適用範囲は各素子によっても異なりますので、担当営業へのお問い合わせをお願いします。

  • G-S間ツェナーダイオードはサージ吸収用として使用可能ですか?

    G-S間ツェナーダイオードは、静電破壊保護用を目的としておりますが、実機状態でゲートに過電圧が印加されていないかご確認ください。

  • 動作温度範囲が無いが?

    MOSFETなどの個別半導体素子に動作温度の概念はありません。
    これはICなどと違い、お客様のご使用状態により素子に発生する熱が異なる為です。
    素子に印加される電圧・電流などからデバイスのチャネル温度を算出頂いております。
    このチャネル温度の最大値を規定しております。
    最大チャネル温度 Tch(max) 以下でのご使用は可能ですが、劣化、寿命など信頼性との兼ね合いで考えなければなりません。
    性能などの劣化はチャネル温度が高くなるにつれて加速されます。
    ご使用の機器で長期間安定した性能を継続するためには、最大チャネル温度 Tch(max)に対しディレーテイングを考慮した設計を行って下さい。

    ディレーティングに関しては下記に情報がございますので、参考にしてください。
    資料名:信頼性情報 「東芝デバイス&ストレージ株式会社 取扱い上のご注意とお願い」
    https://toshiba.semicon-storage.com/content/dam/toshiba-ss/jp/docs/design-support/reliability/handling-precautions-tdsc.pdf

  • ゲート・ソース漏れ電流IGSS が他社品に対し大きいのは何故ですか?

    当社Pw-MOSFETは、一般的にG-S間に静電破壊保護用にツェナーダイオードZD(以下ZD)を挿入しています。よってZD挿入品はZDの漏れ電流となりますので、ZDの無い製品(絶縁膜のみの漏れ電流)に対し若干大きくなります。

  • 容量特性・Qg特性・Sw特性の最大値保証がないが?

    当社では、工程での全数検査項目のみ最大値及び最小値の保証を実施しております。
    一般的に、容量特性・Qg特性・Sw特性に関しましては全数検査を実施しておりませんので、保証は致しかねます。

  • ドレインD-ソースS間のボディダイード(寄生ダイオード)を積極的に使用して良いですか?

    ご使用は可能です。実際にモータの駆動回路や電源回路などで積極的に使用されています。
    弊社ではこれら用途に使用されるMOSFETではボディダイオードの規格をデータシートに記載しています。但し、製品により規定している項目が異なります。

    (製品によって規定している項目が異なります。特に指定のない限りTa=25℃)

    項目 記号 単位 説明
    ドレイン逆電流(連続)
    ドレイン逆電流(パルス)
    IDR
    IDRP
    A MOSFETのボディーダイオード順方向電流の許容される最大値です。
    順方向電圧(ダイオード) VDSF V ボディーダイオードに順方向電流を流した時のドレイン・ソース間電圧です。
    逆回復時間 trr ns 指定の測定条件におけるボディーダイオードの逆回復動作において逆回復電流が消滅するまでの時間(trr)及び電荷量(Qrr)です。その時のピーク電流値がIrrです。
    逆回復電荷量 Qrr μC
    ピーク逆回復電流 Irr A
    ダイオードdv/dt耐量 dv/dt V/ns ダイオード逆回復時のドレイン・ソース間電圧変動に対する耐量です。

    データシート記載例

    項目 記号 測定条件 最小 標準 最大 単位
    順方向電圧 (ダイオード) VDSF IDR = 30.8 A, VGS = 0 V - - -1.7 V
    逆回復時間 trr IDR = 15.4 A, VGS = 0 V
    -dIDR/dt = 100 A/μs
    - 135 220 ns
    逆回復電荷量 Qrr - 0.6 - μC
    ピーク逆回復電流 Irr - 10 - A
    ダイオード dv/dt耐量 dv/dt IDR = 15.4 A, VGS = 0 V, VDD = 400 V 50 - - V/ns

    ご使用の上ではチャネル温度の規定も適応されます。

    ボディダイオードの説明がアプリケーションノート「電気的特性:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,509KB)」にあります。こちらもご参照ください。

  • MOSFETのドライブ電流は必要ですか?

    バイポーラトランジスタでは低オン電圧を保持するのに、大きなベース電流が必要です。しかし、MOSFET は電圧制御素子ですのでゲートに電荷をチャージするだけの小さな電力でドライブができます。 ただし、パワーMOSFET の入力容量 Ciss はやや大きいため、特に高速スイッチングの場合、低インピーダンスドライブ回路で入力容量を急速に充電する必要があります。

    充電のために必要なゲート電流の目安としては、データシート上に規定しておりますQg特性からドライブ電流を簡易的に算出可能です。要求されるスイッチング時間をt(desired)(たとえばtonやtoff)とすると下式となります。
    Ig=Qg/t(desired)

    関連する情報として、アプリケーションノート「電気的特性:パワーMOSFET アプリケーションノート(PDF:1,509KB)」に電荷容量特性がありますので、こちらもご参照ください。

  • MOSFETのオン抵抗に温度特性はありますか?

    温度係数は正になります。係数の値は素子の耐圧およびプロセスにより変わりますので、データシート等により確認が必要です。設計にあたっては、この温度変動を考慮頂き、熱設計・回路設計を行って下さい。

  • MOSと言うと静電気に弱そうなのですがMOSFETの静電気対策は?

    基板実装時などにゲートに静電気が印加された場合、ゲート酸化膜を破壊する事があります。この為、MOSFETのゲートGとソースS間に静電気保護用ダイオードを入れている製品があります。
    データシートをご確認ください。

    また、測定時や実装時等ではESDに対する対処を行って下さい。

  • MOSFETのドレイン-ソース間にダイオードが有ると聞いたのですがどの様なダイオードなのでしようか?

    MOSFETは構造上ドレイン-ソ-ス間に寄生ダイオード(ボディダイオード)が形成されます。



    FAQ「MOSFET 電気的特性(ボディダイオード特性)について IDR/IDRP/VDSF/trr/Qrr/dv/dt」にも説明があります。ご参照ください。

  • MOSFETの命名法は?

    弊社独自名称(ハウス名称)を付与しております。詳細は「品番付与法」ページ又は弊社製品カタログをご参照下さい。

  • 順方向伝達アドミタンス|Yfs|をデータシートに記載していない理由は何ですか?

    |Yfs|はgmとも呼ばれており、ゲート電圧増加分に対するドレイン電流の増加分のことで、|Yfs|=⊿ID/⊿VGS で表せます。よって|Yfs|はデータシート中のグラフ、ID-VGS、またはVGSをパラメータに取ったID-VDSから読み取ることが可能です。 電気的特性に記載する一条件の|Yfs|値よりも、これらの特性カーブから読み取ることが可能な実用に近い条件での値が重要と考えますので、|Yfs|の記載は外すようにしました。

  • 小信号MOSFETのチャネル-周囲間熱抵抗Rth(ch-a)は?

    ドレイン損失からチャネル-周囲間熱抵抗Rth(ch-a)を算出できることができます。

     

    計算式 : Rth(ch-a) = (Tch Max - Ta) / PD Max

     

    • Rth(ch-a): チャネル-周囲間熱抵抗
    • Tch Max : 最大チャネル温度
    • Ta: 周囲温度 (PD Maxの測定温度条件)
    • PD Max : 最大ドレイン損失

  • よくCPUとMOSFETのゲートの間に抵抗を入れた回路を見ます。この抵抗が必要な理由は何ですか?

    MOSFETの外付けゲート抵抗は、ゲートドライバー側の過電流制御やMOSFETのスイッチング時のD-S間のオーバーシュート電圧の低減(EMIノイズ低減)等の目的で入れる場合があります。

  • IDPは温度に関わらず一定ですか?

    チャネル温度が定格Tch(max)を超えないように電流値を設定し、計算式は以下になります。



    過渡熱抵抗(rth(ch-c)(t) )はグラフから読み取ります。



  • MOSFETを並列に使用する場合、何に注意すればいいですか?

    MOSFETを並列に使用する場合、素子のバラツキや基板配置によりスイッチング時に電流のアンバランスが起こります。この電流アンバランスはMOSFETに過大な損失を与えて破壊を招くことがありますので注意してください。

    対策としては、以下が考えられます。

    1. 基板レイアウトを対称にする
    2. 単一の放熱板に接続する(放熱条件を同一にする)
    3. 各MOSFETのゲートに直列抵抗を挿入する
    4. 電流アンバランスを加味して電流マージンを大きく確保する


    上記を考慮したうえで、実回路上で問題が無いか確認を行って下さい。

    以下資料にMOSFETの並列接続に関する説明がございますので、参照ください。
    資料名:MOSFET並列接続(パワーMOSFET 寄生発振)

  • MOSFETを駆動させるときにゲート電圧は何V印加すればいいですか?

    MOSFETはゲート電圧が、図にあるようにゲートしきい値電圧 Vth以上になることでオンし始めます。
    ドレイン・ソース間オン抵抗は、ゲートしきい値電圧ではチャネルが十分に形成されていないためオン抵抗が大きいので、データシート内に記載のある、ドレイン・ソース間オン抵抗の測定条件のゲート電圧を参考にご使用ください。
    なお、ゲート電圧を高くする場合、サージを加味して絶対最大定格のVGSSを超えないように設計をしてください。



    以下資料にMOSFETのゲート電圧に関する説明がございますので、参照ください。
    資料名:MOSFET ゲート駆動回路

  • MOSFETがオフしません。どのように対応すればいいですか?

    N-ch MOSFETの場合で説明します。
    制御信号 VdriveがGND電位近傍になっていることを確認してください。
    GND電位近傍になっていない場合、ゲート駆動回路の出力インピーダンスを確認してください。出力インピーダンスの低い駆動回路を用いてください。

    ゲート端子電圧 VGSを確認し制御信号と同電位になってない場合、確実にゲート・ソース間の電圧 VGSをGND電位にするために、ゲート駆動能力に影響を与えない程度のプルダウン抵抗 Rpullを挿入してください。



    以下資料にMOSFETのゲート駆動に関する説明がございますので、参照ください。
    資料名:MOSFET ゲート駆動回路

  • MOSFETのゲートに直列接続する抵抗について教えてください。

    一般的に、
    ゲートの抵抗値が小さい場合は、
    スイッチング時間が短かくなり、リンギング(減衰振動)が起きる可能性があります。リンギングは発振やEMIノイズの原因になる可能性があります。

    ゲートの抵抗値が大きい場合は、
    スイッチング時間が長くなり、スイッチング損失が増えて発熱します。ブリッジ回路では接続するゲートの抵抗の組み合わせにより上段下段間MOSFETの短絡が起こる可能性があります。

    そのため、最適なゲートに接続する抵抗の値を検討する必要があります。

    以下資料にMOSFETのゲート駆動回路に関する説明がございますので、参照ください。
    資料名:MOSFET ゲート駆動回路

  • MOSFETの駆動信号において、立ち上がり・立ち下がり時間の注意点はありますか?

    MOSFETのゲートを駆動する信号の立ち上がり・立ち下がり時間を極力短くしてください。

    MOSFETに動作に関しては接続するゲートの抵抗値によってMOSFETのスイッチング時間が変わります。
    ゲートの抵抗値が小さい場合は、
    スイッチング時間が短かくなり、リンギング(減衰振動)が起きる可能性があります。
    リンギングは発振やEMIノイズの原因になる可能性があります。

    ゲートの抵抗値が大きい場合は、
    スイッチング時間が長くなり、スイッチング損失が増えて発熱します。
    ブリッジ回路では接続するゲートの抵抗の組み合わせにより上段下段間MOSFETの短絡が起こる可能性があります。

    そのため、ゲートに接続する抵抗は最適な値を検討する必要があります。

    以下資料にMOSFETのスイッチングに関する説明がございますので、参照ください。
    資料名:MOSFET ゲート駆動回路

  • MOSFETのロジックレベルゲート駆動とはなんですか?

    汎用ロジックICから出力される電圧(4~5V)で駆動できるMOSFETです。
    汎用ロジックICの出力電流の能力によって、MOSFETを駆動できないことがあります。
    このような場合には、外付けのドライブ回路をご検討ください。

    以下資料にMOSFETのゲート駆動に関する説明がございますので、参照ください。
    資料名:MOSFET ゲート駆動回路

  • MOSFETをロードスイッチとして使用する場合、発生する突入電流を低減する方法を教えてください。

    図にロードスイッチとしてMOSFETを用いた回路図を示します。
    一般的に、電圧安定化のために平滑用として容量の大きなコンデンサ Co がMOSFETの出力側に接続されます。MOSFETがオンするとこのコンデンサを充電する突入電流 IRUSHが流れます。
    この突入電流を低減するにはMOSFETの外部に接続するゲート抵抗 Rgateの値を大きくする方法があります。このゲート抵抗の値が大きくなると、スイッチングの立ち上がりが緩やかになり、突入電流を抑制します。ただし、スイッチング時間に関しては使用条件によって検討が必要です。ゲート抵抗の値の決め方については以下のアプリケーションノートをご参照ください。
    資料名:MOSFET ゲート駆動回路

    また、当社では突入電流を低減可能なロードスイッチICをラインアップしております。こちらも合わせてご検討ください。
    https://toshiba.semicon-storage.com/jp/product/linear/power-supply/load-switch.html


  • MOSFETのdv/dtとは何ですか?

    MOSFETのdv/dtは、スイッチング過渡期に発生する単位時間当たりのドレイン・ソース間の電圧変化量をさします。
    dv/dtが大きすぎるとリンギングの発生、場合によってはMOSFETの破壊につながる可能性があります。
    そのため、dv/dtに対して耐量を規定しているMOSFETもあります。

    以下資料にMOSFETのリンギングに関する説明がございますので、参照ください。
    資料名:パワーMOSFET寄生発振 振動

IGBT

  • IGBTの動作原理を教えてください。

    ≪等価回路と動作内容≫
    IGBTの等価回路を下図に示します。NPNトランジスタ(NPN Tr)は、RBEにより動作しないように設計されています。
    NチャンネルMOSFET(Nch MOS)のゲートにオン信号を与えるとNch MOSが導通状態になります。
    その結果、PNPトランジスタ(PNP Tr)のエミッタからベースへ電流が流れます。このベース電流は、Nch MOSのオン抵抗を下げる働きをします。(導電度変調)

    IGBTの内部等価回路を表した図です。

  • RC-IGBTとは何ですか?

    逆導通IGBT(RC-IGBT: Reverse-conducting IGBT)の構造を下図に示します。IGBTチップのコレクタであるP層にN層による開口部を設けダイオードを構成します。このダイオードは、IGBTと逆並列に挿入されるフリーホイールダイオード(FWD)と同様な働きをします。

  • MOSFETとIGBTの使い分けは?

    IGBTは構造上大電流動作に向いています。
    IGBTの特長は次の通りです。

    • MOSFET高入力インピーダンス特性を持ち、電圧で駆動できます。
    • バイポーラトランジスタの伝導度変調特性を持ち、低飽和電圧で高耐圧、大電流領域での使用に適しています。
    • キャリアの蓄積が少なく、高速スイッチング特性を持ち、大電力の制御に最適です。

    使用電圧400V以上 電流10A以上のスイッチング領域で最良の性能を発揮します。モータドライブ回路など瞬時に大電流が流れる装置などに最適です。

  • IGBTの用途例を教えてください。

    中大型IGBTは常時大電流が流れるUPS、モータドライブ、家電IH調理器などに高耐圧大電流の特長を生かした用途に多用されています。

  • IGBTの使用で注意する点は?

    MOSFETと同様に、電気的には信号入力のゲートG端子はハイインピーダンスのため、ノイズなどに影響されない様に低インピーダンス駆動を推奨します。

  • IEGTとは何ですか?

    高耐圧のIGBTは、エミッタ側のドリフト層(N-層)のキャリア濃度が低下し低VCE(sat)特性を得ることが難しくなります。注入促進型IGBT (IEGT: Injection Enhanced Gate Transistor)は、高耐圧(一般的には1200V以上)で低VCE(sat)性能を得るために開発されました。
    下図に構造およびその原理を示します。トレンチゲート構造でかつゲート電極の引き出しを間引いています。その結果、間引かれたゲート電極直下にキャリアが蓄積されエミッタ側のキャリア濃度を高めます。高キャリア濃度によりドリフト層(N-)の抵抗値が低下し、低VCE(sat)化を図れます。

    IEGTの構造とキャリア濃度を表した図です。

  • 安全動作領域とは何ですか?

    2つのモードの安全動作領域があります。

    1. Forward-bias SOA (FBSOA) :オン状態における電流-電圧の使用可能領域を表します。
    2. Reverse-bias SOA (RBSOA):ターンオフ時のスイッチング動作における電流-電圧の使用可能領域を表します。

    FBSOAは、電流(定格ID他)、電圧(定格VDS)、熱抵抗の3つの制限領域と二次降伏領域から成ります。
    3つの制限領域は、各デバイスの定格、熱抵抗から求めていますが、二次降伏領域は、デバイスの実測から求められます。

    安全動作領域を表したグラフです。

抵抗内蔵型トランジスタ

  • 普通の増幅用に使用できますか?

    デジタル動作を前提に設計しておりますので通常のリニアアナログ動作には向いていません。ただし、ベース抵抗R1のみの製品はある程度期待できますが貴社セットでの動作を十分確認の上、ご使用をお願いします。

  • 抵抗のバラツキは?

    センター抵抗値に対し±30%です。

  • 内蔵されている抵抗の許容損失は何Wですか?

    1/8W(125mW@25℃)です。

  • 許容損失はトランジスタ部と抵抗部の合計ですか?

    許容損失はトランジスタ部と抵抗部の合計です。

  • 抵抗値は標準値以外に作ってもらえますか?

    基本的には標準抵抗値でほとんど回路には使用できると考えますが標準以外の抵抗値製品をご希望の場合、当社営業窓口までお問合せねがいます。

  • 抵抗内蔵トランジスタ個別技術資料の読み方

    主要特性のみ

    項目 記号 測定条件 最小 標準 最大 単位
    1. 入力オン電圧 RN1401 VI (ON) VCE = 0.2 V, IC = 5 mA 1.1 2 V
    RN1402 1.2 2.4
    RN1403 1.3 3
    RN1404 1.5 5
    RN1405 0.6 1.1
    RN1406 0.7 1.3
    2. 入力オフ電圧 RN1401~1404 VI (OFF) VCE = 5 V, IC = 0.1 mA 1 1.5 V
    RN1405, 1406 0.5 0.8
    トランジション周波数 RN1401~1406 fT VCE = 10 V, IC = 5 mA 250 MHz
    コレクタ出力容量 RN1401~1406 Cob VCB = 10 V, IE = 0, f = 1 MHz 3 6 pF
    3. 入力抵抗 RN1401 R1 3.29 4.7 6.11
    RN1402 7 10 13
    RN1403 15.4 22 28.6
    RN1404 32.9 47 61.1
    RN1405 1.54 2.2 2.86
    RN1406 3.29 4.7 6.11
    4. 抵抗比率 RN1401~1404 R1/R2 0.9 1.0 1.1
    RN1405 0.0421 0.0468 0.0515
    RN1406 0.09 0.1 0.11
    1. トランジスタがオンし規定の電流を流すための入力電圧です。
    2. トランジスタがオフしていると定義している条件を満たす入力電圧です。
    3. トランジスタのベースに直列にある抵抗R1の値です。バラツキはこの場合センター値に対し±30%です。
    4. R1値を基準としてR2抵抗値の比率です。
      例)RN1401の場合R1のセンター値が4.7 kΩで、比率が1ですのでR2はセンター抵抗値4.7 kΩとなります。

  • 内蔵抵抗は抵抗単体として使用できますか?

    使用出来ないことはないのですが抵抗値のバラツキ、許容損失使用可能電圧、温度特性により、単体の抵抗を推奨します。

バイポーラトランジスタ

  • バイポーラトランジスタ(BJT)にはどのような種類がありますか?

    NPN型とPNP型の2種類があり、NPN型は幅広い耐圧の製品がありますが、PNP型は400V以下の製品 、とりわけ200V以下の製品が主流です。

  • バイポーラトランジスタ(BJT)にはどのような作用がありますか?

    小さい信号を大きな信号に変換する電流増幅作用があり、コレクタ電流ICとベース電流IBの比(IC /IB)を直流電流増幅率と呼び、記号hFEで表します。

  • バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電流とコレクタ・エミッタ間電流の関係は?

    NPNトランジスタの場合、ベースからエミッタに電流(IB)を流すと、コレクタからエミッタへ hFE倍の電流(IC)が流れます。

  • NPNトランジスタ/PNPトランジスタの動作は?

    <NPNトランジスタの動作>
    ベース電流:ベースからエミッタへ電流が流れます。
    コレクタ電流:コレクタ からエミッタへ電流が流れます。

    <PNPトランジスタの動作>
    ベース電流:エミッタからベースへ電流が流れます。
    コレクタ電流:エミッタからコレクタへ電流が流れます。

    NPNトランジスタ/PNPトランジスタの構造・記号を表した図です。

  • バイポーラトランジスタの個別技術資料の見方

    最大定格(Ta = 25℃)
    項目 記号 定格 単位
    コレクタ・ベース間電圧 VCBO 60 V
    コレクタ・エミッタ間電圧 VCEO 50 V
    エミッタ・ベース間電圧 VEBO 5 V
    コレクタ電流 IC 150 mA
    ベース電流 IB 30 mA
    コレクタ損失 PC 150 mW
    接合温度 Tj 125
    保存温度 Tstg -55~125

    最大定格の用語解説

    VCBO:
    コレクタ・ベース間に印加出来る絶対最大電圧です。…エミッタはオープン状態
    VCEO:
    コレクタ・エミッタ間に印加出来る絶対最大電圧です。…ベースはオープン状態
    VEBO:
    エミッタ・ベース間に印加出来る絶対最大電圧です。…コレクタはオープン状態
    コレクタ電流IC:
    直流(DC)で流せるコレクタ電流の最大値です。
    ベース電流IB:
    直流(DC)で流せるベース電流の最大値です。
    コレクタ損失PC:
    許容できる最大コレクタ損失値です。
    接合温度Tj:
    許容できる最大接合部温度です。
    保存温度Tstg:
    許容できる非動作時のデバイス保存温度範囲です。

  • バイポーラトランジスタ 電気的項目について

    以下説明にはNPN型トランジスタを例にしています。

     

    電気的特性(Ta = 25℃)
    項目 記号 測定条件 最小 標準 最大 単位
    1. コレクタしゃ断電流 ICBO VCB = 60 V, IE = 0 0.1 µA
    2. エミッタしゃ断電流 IEBO VEB = 5 V, IC = 0 0.1 µA
    3. 直流電流増幅率 hFE(1)(注) VCE = 6 V, IC = 2mA 70 700
    hFE(2) VCE = 6 V, IC = 150 mA 25 100
    4. コレクタ・エミッタ間飽和電圧 VCE(SAT) IC = 100 mA, IB = 10 mA 0.1 0.25 V
    5. ベース・エミッタ間飽和電圧 VBE(SAT) IC = 100 mA, IB = 10 mA 1.0 V
    トランジション周波数 fT VCE = 10 V, IC = 1 mA 80 MHz
    コレクタ出力容量 Cob VCB = 10 V, IE = 0, f = 1MHz 2.0 3.5 pF
    ベース拡がり抵抗 rbb' VCE = 10 V, IE = -1mA, f = 30MHz 50 Ω
    雑音指数 NF VCE = 6 V, IC = 0.1 mA, f = 1 kHz, RG = 10 kΩ 1 10 dB
    • 注:hFE(1)分類 O:70~140, Y:120~240, GR:200~400, BL:350~700
    1. コレクタしゃ断電流

    ICBOの測定

    ICBOの測定例を示した図です。

    2. エミッタしゃ断電流

    IEBOの測定

    IEBOの測定例を示した図です。

    3. 直流電流増幅率

    直流電流増幅率hFEの測定

    直流電流増幅率hFEの測定例を示した図です。

     

    規定のコレクタ電流になる様にベース・エミッタ間電圧VBEを増加させ規定のコレクタ電流ICになる様に調整その時のベース電流IBを測定し、次式により直流電流増幅率hFEを算出する。
    hFE=IC/IB

     

    直流電流増幅率hFE特性例

    直流電流増幅率hFEの特性例を示した図です。

    4. コレクタ・エミッタ間飽和電圧

    コレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat)の測定

    コレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat)の測定例を示した図です。

     

    規定のコレクタ電流ICを定電流で印加しベース・エミッタ間VBEを増加させ、規定のベース電流IBになる様に調整し、コレクタ-エミッタ間電圧を測定する 。

    (注)定電流電源のオープン電圧は必ずコレクタ-エミッタ間耐圧電圧以下になる様にしてください。

     

    コレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat)

    コレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat)の測定例を示した図です。

    5. ベース・エミッタ間飽和電圧

    ベース・エミッタ間飽和電圧VBE(sat)の測定

    ベース・エミッタ間飽和電圧VBE(sat)の測定例を示した図です。

     

    規定のコレクタ電流ICを定電流で印加しベース・エミッタ間VBEを増加させ、規定のベース電流IBになる様に調整し、ベース-エミッタ間電圧を測定する 。

    (注)定電流電源のオープン電圧は必ずコレクタ-エミッタ間耐圧電圧以下になる様にしてください。

     

    ベース・エミッタ間飽和電圧VBE(sat)

    ベース・エミッタ間飽和電圧VBE(sat)の特性例を示した図です。

  • バイポーラトランジスタ主要特性測定例

    コレクタ電流IC-コレクタ・エミッタ間電圧VCE測定例

    IC-VCE特性を示したグラフです。

    測定例を示した図です。

    実際の測定はパルス測定です。

     

    直流電流増幅率hFEの測定例

    hFE-IC特性を示したグラフです。

    直流電流増幅率hFEの測定例を示した図です。

    実際の測定はパルス測定です。

     

    コレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat)の測定例

    VCE(sat)-IC特性を示したグラフです。

    コレクタ・エミッタ間飽和電圧VCE(sat)の測定例を示した図です。

    実際の測定はパルス測定です。

  • トランジスタをコレクタ、エミッタ逆接続で使用しても良いのでしょうか?

    トランジスタは正常な接続で最良の電気的特性が出せる様に設計されています。
    逆接続は性能が出ないばかりでなく破壊の要因になりますので通常の接続でご使用ください。

    • 注)逆接続を前提としたミューティング用トランジスタなどは除く

    正常接続時と逆接続時の特性を示したグラフです。

  • トランジスタの並列接続は可能ですか?

    下図の様にベース端子にバイアスが均等にかかるようにバランス抵抗を挿入し、同一品名、hFEランクの製品で並列接続が可能となります。品名違いランク違いの製品を並列接続しますと特定デバイスに電流が集中し、破壊の要因になります。またパワートランジスタの場合、放熱の均一性も重要になります。

    トランジスタの並列接続の例を示した図です。

  • 過渡熱抵抗特性と安全動作領域

    デバイスに単発パルスを加え、その時に発生する熱を印加した電力で割った物が熱抵抗値で、これをパルス時間単位で表した物が過渡熱抵抗特性です。

    過度熱抵抗特性と安全動作領域を説明したグラフです。

  • パワートランジスタ放熱に関する注意は?

    1. デバイスをネジ止めする場合必要以上に締め付けないでください。特にタップネジの場合、ネジの傾き、電動ドライバなどでは最後の詰めつけ時デバイス樹脂に強烈なストレスが加わり樹脂部の破壊など生じる事があります。トルクを制御できる締め付けドライバをご使用ください。
    2. 放熱板(器)の熱抵抗は動作時の最悪値を考慮し、十分余裕のある物をご使用ください。
      必要に応じ ファンなどにより空冷などお願います。
    3. ネジサイズは穴径に合った物をご使用ください。
    4. 絶縁用放熱シートはシリコーン系など各樹脂メーカに問合せください。
      また、放熱を良くする(熱抵抗を下げる)ためにシリコーングリスの塗布をお願いします。
    5. 放熱板(器)の取り付け表面は出来るだけ平坦にしてください。凸凹が有りますとデバイスにストレスがかかり最悪時、破壊する場合があります。材質は熱伝導の良いアルミニウム、銅などが一般的です。
    6. 放熱板(器)にデバイスを取り付け後は機械的ストレスを加えないでください。

     

    デバイスがアイソレーションタイプ以外はコレクタまたはドレインと同電位となりますので必要に応じ放熱板(器)の絶縁処理が必要になる場合があります。

  • 周囲温度が上昇すると耐圧はどの様になりますか?

    ある印加電圧以上になると電流が急激に増加しブレークダウン状態になり電圧を下げない限り自己発熱などにより破壊します。通常耐圧以下の電圧(絶対最大定格値)を印加し漏れ電流の最大値で保証しています。周囲温度を上げると漏れ電流が増加しますがブレーク電圧はあまり変化しません。

    電圧、電流、周囲温度の関係を示したグラフです。

  • パワートランジスタの個別技術資料などに安全動作領域など出てきます。これは何なのでしょうか?

    パワートランジスタを使用する場合この安全動作領域は非常に大事な物でトランジスタの動作ポイントがこのカーブ内に入っている事が大事です。安全動作領域のカーブは熱的制限領域と二次降伏領域に大まかに分かれます。

  • 小信号トランジスタとパワートランジスタは何が違うのですか?

    当社では許容損失Pc=1W以下を小信号、それ以上をパワーと称していますが明確な区分けがある訳ではありません。

  • 小信号トランジスタのジャンクション-周囲間熱抵抗Rth(j-a)は?

    コレクタ損失からジャンクション-周囲間熱抵抗Rth(j-a)を算出できることができます。

     

    計算式 : Rth(j-a) = (Tj Max- Ta) / PC Max

     

    • Rth(j-a) : ジャンクション-周囲間熱抵抗
    • Tj Max : 最大ジャンクション温度
    • Ta : 周囲温度 (PC Maxの測定温度条件)
    • PC Max : 最大コレクタ損失

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·設計および使用に際しては、本製品に関する最新の情報および本製品が使用される機器の取扱説明書などをご確認の上、これに従ってください。