パワーMOSFET
パワーMOSFETとして重要な特性は、耐圧とオン抵抗である。
BVDSS (ソース-ドレイン間耐圧)
ソース-ドレイン間耐圧は、Pボディ層とNエピタキシャル層で形成されるPNダイオードのアバランシェ電圧によって決まる。
Ron(オン抵抗)
オン抵抗は、ソースからドレインまでキャリアが移動する経路の抵抗の総和で決められる。主な要素として、MOSのチャネル抵抗、Nエピタキシャル層の抵抗などがある。
具体例では、60V程度の耐圧素子ではオン抵抗値が100mΩ以下というのが極普通で、30A程度のスイッチングをした場合5w以下と非常に電力ロスが少ない。 しかしながら、400V程度の耐圧素子ではオン抵抗が1~10Ωもあり、10A程度の回路に用いた場合10~100wと桁外れにロスが大きくなる。このため、高電圧用途の代表であるインバータでは照明用途程度(5A以下)でしか利用されておらず、大電流用途である電動機制御分野では絶縁ゲートバイポーラトランジスタ (IGBT) が主に用いられている。 新たな技術として本質的に高耐圧の素子が構成可能な炭化ケイ素(SiC)系の半導体を用いることで低耐圧素子と大差ないN型層の厚みと不純物濃度で高耐圧のMOS-FETにおいてオン抵抗100mΩ以下という素子も開発された。またこの高耐圧SiC-MOS-FETを応用した高耐圧かつ低飽和電圧特性のIGBTも開発されている。