トランジスタについて

質問

初歩的な質問で申し訳ないのですが、
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）とバイポーラトランジスタの使い分けを教えて下さい。ＦＥＴとバイポーラのメリットデメリットやそれぞれの用途などについて教えていただければ幸いです。

回答No.1

myeyesonly · ベストアンサー

こんにちは。

バイポーラ
入力インピーダンスが低い。

ＦＥＴ
入力インピーダンスが非常に高い。

というのが一番大きな違いかと思います。

ゆえに、測定などの高いインピーダンスを要する回路、電圧信号を取り出す場合などのフロント回路にＦＥＴが用いられます。

特に生体電位計測（脳波や心電図、筋電図など）の測定では、超高インピーダンスが必要とされるので、ＭＯＳ型ＦＥＴの独壇場状態です。

また、最近はＦＥＴで大電力を制御する事ができるものができてきました。
そうすると、トランジスタでは、大きな電流を制御する為にベースにある程度（１／Hfe の）電流を流す必要があり、大電流では、ベース電力による発熱がバカにならなくなります。ＦＥＴでは電圧で制御できるので、ゲート電力も小さく、そういう分野の制御素子などにも使われてきてます。

また、コレクターエミッター間（ＣＥ間）は、どんなにベースに電流を流し込んでも、ＰＮ接合による電圧が残るので、（約２～３Ｖ）大きな振幅を使う事ができません。ＦＥＴはほとんどドレインーソース間を０Ｖ近くまで使えます。

あと、スイッチ素子として使う場合、バイポーラでは、オフの時の漏れ電流がかなりありますが、ＦＥＴは非常に高いインピーダンスで遮断できます。また、ＦＥＴは、ドレインソース間にＰＮ接合がないので、これによる電圧吸収がなく、ドレインーソース間の特性は純粋な抵抗に近くそれをゲート電圧でコントロールする電子ボリュームみたいな使い方ができます。

これではＦＥＴはいいことづくめみたいですが、欠点としては、素子１個あたりの利得はバイポーラの方が高い物が作りやすいということがあります。

ですから、増幅器では２段目以降や、余り高いインピーダンスがいらない増幅器ではバイポーラが幅を利かせてます。

お礼

早速のご連絡有難うございます。
ところで、２つほど恥ずかしい質問をして宜しいでしょうか？
１．インピーダンスとは？本で意味を探しているのですが・・・。
２．素子１個あたりの利得とは？どういう事ですか？

すいません。出来れば教えていただけますか？

回答No.3

myeyesonly

こんにちは。再質問をいただいたようで。m(__)m

＞インピーダンスとは？

直流でいうところの抵抗の性質を交流でいう場合に使う言葉ですが、そのまま当てはめることができません。
というのは、コイルは直流に対しては抵抗として働きませんが、交流に対しては、２×パイ（円周率）×周波数×インダクタンス（コイルの性質の強さの値）という式で表される抵抗値を持ちます。周波数で変わるわけですね。

また、コンデンサーは直流は通さないけど、交流は通して抵抗としての性質を持ちます。
その値は、１／（２×パイ×周波数×容量）という式で表され、これも周波数で変わります。

ですから、交流回路では、これらを合成して考える場合、抵抗、コイル、コンデンサーなどの成分をその周波数で合算した数字としてインピーダンスと呼びます。

簡単には、直流の場合の抵抗にあたる交流の数字で周波数で変わると思ってください。

２．素子１個あたりの利得とは？どういう事ですか？

利得というのは、増幅度（増幅率という場合もあり）を対数で表したものです。
利得＝２０×ｌｏｇ増幅度　という式で表され、単位は dB （デシベル）で表します。

増幅度とは、単純に何倍になるかですね。

何でこんな事をするのかというと、何倍になったという数字より、それを対数で表した数字の方が人間の感覚に近くなるからです。

ですから、ここでは、利得も増幅度も同じような意味で単位が違う程度に思っていいでしょう。

素子１個あたりというのは、素子を１個（トランジスタなりＦＥＴなり）使ってえられる利得、あるいは増幅度ということです。

通常、バイポーラ素子の方が大きい増幅度がえられます。（利得といってもいいです）

こんなところでいかがでしょう？

回答No.2

ikkyu3

初歩的でなく、基本的でしょうか。以下のような切り口で良いでしょうか。
ＦＥＴは、電圧によって電流を制御する増幅素子、バイポーラは、電流増幅素子ですね。不純物半導体であると言ううだけが共通点でしょう。
ＦＥＴのバイポーラーとの違い：入力抵抗が高い。漏洩電流が非常に小さい。雑音特性がよい。増幅器に使用したとき混変調歪みが小さい。駆動能力が低い。Ｖ－Ｉ特性が直線性に近い。
バイポーラ：一般的トランジスタである。入力抵抗が低い。動作速度が比較的速い。
使い分け例－－－
バイポーラ：一般的アナログ回路。パワートランジスタ。
接合型ＦＥＴ：アナログ-オーディオ...雑音が小さい
ＭＯＳ型ＦＥＴ：デジタルＩＣ、マイコン，ＬＳＩ
ＧａＡｓ型ＦＥＴ：マイクロ波