BJTとMOSFETの違い：制御方式・速度・用途を比較
バイポーラトランジスタ(BJT)はベース電流で制御し、MOSFETは絶縁されたゲートの電圧で制御します。この違いから、ほかの特徴の多くが説明できます。MOSFETは定常的な入力電流がほとんど流れず、数十億個も集積しやすいので、デジタルICの主役です。一方、BJTは相互コンダクタンスが大きく雑音が小さいので、アナログやRFの回路で今も使われます。
| 項目 | BJT | MOSFET |
|---|---|---|
| 制御方式 | 電流制御。ベース電流でコレクタ電流が決まる | 電圧制御。ゲート電圧でドレイン電流が決まる |
| 入力電流 | 定常的にベース電流が必要(コレクタ電流を電流増幅率で割った値) | 定常的なゲート電流はほぼ0。ただしスイッチングのたびにゲート容量の充放電が必要 |
| キャリア | 電子と正孔の両方が関わる(バイポーラ) | チャネルを流れるのは1種類のキャリア(ユニポーラ) |
| 相互コンダクタンス | 同じ電流なら大きい(gm = IC / VT。1 mAで約38 mS) | 同じ電流なら小さい(gm = 2 ID / (VGS − Vth)) |
| スイッチング速度 | 飽和まで駆動すると、少数キャリアの蓄積で遅くなる | 少数キャリアの蓄積がないので速い |
| オン状態 | 飽和電圧VCE(sat)は約0.1〜0.3 Vで一定 | 抵抗RDS(on)として働き、損失はI²R |
| 温度特性 | 温度が上がると電流が増え、熱暴走のおそれがある。並列接続が難しい | 温度が上がるとオン抵抗が増え、電流が分散する。並列接続しやすい |
| 雑音 | 低周波(1/f)雑音が小さい | 1/f雑音が大きい |
| 集積度 | 面積が大きく、バイアス電流も必要。アナログ・RF・高速回路で使う(SiGe HBT、BiCMOS) | 小さく、CMOSでは静的消費電力がほぼ0。マイクロプロセッサやメモリの基本素子 |
| 主な用途 | アナログ増幅、RF回路、バンドギャップ基準電圧、単純なディスクリートのスイッチ | デジタル論理、メモリ、電力スイッチング、現代のほとんどのIC |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。