電子材料工学における電界効果トランジスタ（FET）は、現代の電子機器に欠かせない重要なデバイスです。本記事では、FETの基本的な用語やその使い方について初心者向けにわかりやすく解説します。

電界効果トランジスタ（FET）とは

電界効果トランジスタ（FET）は、電圧によって電流の流れを制御する半導体素子です。主に信号の増幅やスイッチングに利用され、デジタル回路やアナログ回路で広く使用されています。FETの基本的な構造には、ソース、ドレイン、ゲートという3つの端子があります。ゲート端子に電圧をかけることで、ソースからドレインへの電流の流れを制御します。

FETの種類

FETにはいくつかの種類がありますが、最も一般的なものは以下の2つです。

1. JFET（接合型FET）

JFETは、PN接合を利用して電流を制御するタイプのFETです。ゲートに逆バイアスをかけることで、導電経路を狭め、電流を制御します。JFETは高い入力インピーダンスを持ち、ノイズが少ないため、オーディオ機器やセンサーなどに使用されます。

2. MOSFET（金属酸化膜FET）

MOSFETは、酸化膜を介してゲートとチャネルを絶縁することで、非常に高い入力インピーダンスを実現しています。MOSFETはスイッチング速度が速く、低消費電力で動作するため、コンピュータやスマートフォンなどのデジタル回路で広く利用されています。

FETの動作原理

FETの動作は、ゲート端子にかける電圧によって決まります。ゲートに正の電圧をかけると、チャネル内に電子が引き寄せられ、電流が流れやすくなります。逆に、ゲートに負の電圧をかけると、電子がチャネルから押し出され、電流が流れにくくなります。この特性を利用して、FETは信号の増幅やスイッチングを行います。

FETの用途

FETは多くの用途に利用されています。以下に代表的な用途を紹介します。

1. アンプ回路

FETは、音声信号や無線信号を増幅するためのアンプ回路に使用されます。特にJFETは、低ノイズ特性が求められるオーディオ機器に適しています。

2. スイッチング素子

MOSFETは、電源回路やデジタル回路におけるスイッチとして使用されます。高速でスイッチングが可能なため、効率的な電力管理が実現できます。

3. センサー

FETは、温度センサーや光センサーなどのアナログ信号を処理する回路にも利用されます。高い入力インピーダンスを持つため、微弱な信号を正確に測定できます。

まとめ

電界効果トランジスタ（FET）は、現代の電子機器において欠かせない半導体素子です。JFETやMOSFETなどの種類があり、それぞれ異なる特性を持っています。FETの基本的な動作原理や用途を理解することで、電子材料工学の基礎を学ぶことができます。これからFETを使った回路設計や応用に挑戦してみてください。