Nch Enhancement-mode MOSFET (e-MOSFET) は正の入力電圧を使用して動作し、非常に高い入力抵抗（ほぼ無限）を持っているので正の出力を生成できるほぼすべての論理ゲートまたはドライバとインタフェースすることができることを以前見ています。
また、この非常に高い入力 (ゲート) 抵抗により、必要な電流処理容量に達するまで、多くの異なる MOSFET を安全に並列接続できることがわかりました。 V
電界効果トランジスタには、JFETはディプレッションモードのみ、MOSFETはエンハンスメントモードとディプレッションモードの両方があることが分かっています。 このチュートリアルでは、エンハンスメント・モードMOSFETをスイッチとして使用する方法を説明します。これらのトランジスタは、「オン」にするには正のゲート電圧を、「オフ」にするにはゼロ電圧を必要とするので、スイッチとして理解しやすく、論理ゲートとのインタフェースも簡単です。 トランジスタのゲートへの入力電圧( VIN )がゼロのとき、MOSFETは実質的に電流を流さず、出力電圧( VOUT )は電源電圧VDDに等しくなる。 35>
MOSFET 特性曲線
選択したドレーン電流を流すときに MOSFET が「オン」を維持するために必要な最小オン状態ゲート電圧は、上記の V-I 変換曲線から決定することができます。 VINがVDDに対してHighまたは等しいとき、MOSFETのQ点は負荷線に沿ってA点に移動します。
チャネル抵抗が減少するため、ドレイン電流IDは最大値まで増加します。 IDはVDDに依存しない一定値となり、VGSのみに依存するようになります。 35>
同様に、VINがLOWまたはゼロになると、MOSFETのQ点は負荷線に沿ってA点からB点へ移動します。 チャネル抵抗は非常に高いので、トランジスタは開回路のように動作し、チャネルに電流は流れない。 MOSFETのゲート電圧がHIGHとLOWの2値間でトグルする場合、MOSFETは「単極単投」（SPST）ソリッドステートスイッチとして動作し、この動作は次のように定義されます：
1. カットオフ領域
ここで、トランジスタの動作条件は、入力ゲート電圧( VIN )がゼロ、ドレイン電流IDがゼロ、出力電圧VDS = VDDである。 したがって、エンハンスメント型MOSFETの場合、導電路は閉じられ、デバイスは「オフ」に切り替わります。
カットオフ特性
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そこで電子MOSFETをスイッチとして用いた場合のカット領域あるいは「オフモード」は、次のように定義することができる。 ゲート電圧 VGS < VTH 従ってID = 0。 Pチャネル・エンハンスメントMOSFETの場合、ゲート電位はソースに対してより正でなければなりません。 飽和領域
飽和または線形領域では、トランジスタは最大量のゲート電圧がデバイスにかかるようにバイアスをかけられ、チャネル抵抗RDS（オン）ができるだけ小さくなってMOSFETスイッチに最大ドレイン電流が流れ込みます。 したがって、エンハンスメントタイプのMOSFETでは、導電チャネルは開放され、デバイスは「オン」に切り替わります。
飽和特性
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then we can define the saturation region or “ON mode” when used an e-MOSFET as a switch, VGS > VTH therefore id = maximum.このように、電子MOSFETは、ゲート-ソース電圧と、スイッチとして使用する場合、「オンモード」と定義することができる。
FETのゲートに適切な駆動電圧を印加することにより、ドレイン-ソース間の抵抗RDS(on)を、数百kΩの「オフ抵抗」から1Ω以下の「オン抵抗」に変化させ、実質的にオープン回路として機能させることができる。
MOSFETをスイッチとして使用する場合、MOSFETを駆動して「オン」を速くしたり遅くしたり、大電流や小電流を流したりすることができます。 35>
MOSFET をスイッチとして使用する例
この回路配置では、エンハンスメント モードの Nch MOSFET を使用して、単純なランプ (LED も可) のオンとオフを切り替えています。
ゲート入力電圧 VGS は、デバイスおよびランプ負荷を「オン」にする適切な正の電圧レベル (VGS = +ve) またはデバイスを「オフ」にするゼロ電圧レベル (VGS = 0V) にされます。
ランプの抵抗負荷がコイル、ソレノイド、リレーなどの誘導負荷に置き換えられる場合、自己発生する逆起電力から MOSFET を保護するために、負荷と並列に「フライホイールダイオード」が必要になります。 しかし、パワーMOSFETを使用して誘導性または容量性負荷を切り替える場合、MOSFETデバイスの破損を防ぐために何らかの保護が必要です。 たとえば、電荷のないコンデンサは短絡し、高い「突入」電流が流れます。また、誘導性負荷から電圧を取り除くと、磁界が崩壊して大きな逆電圧が発生し、インダクタの巻線に誘導逆起電力が発生します。
| MOSFET Type | VGS ≪ 0 | VGS = 0 | |
| N-> ≫ 0 | VGS ≫ 0 | ||
| MOSFET Type ≪0チャネルエンハンスメント | OFF | ON | |
| N-channel Depletion | OFF | ON | P- |
| Pチャネルエンハンスメント | ON | OFF | |
| Pチャネルデプレッション | ON | OFF |
N-とは異なり、チャネルデプレッションの場合、N-は、チャネルデプレッションと呼ばれ、チャネルは、チャネルデプレッションと呼ばれる。チャネルMOSFETは、チャネルに電流を流すために、ゲート端子をソースよりもプラス（電子を引きつける）にする必要があります。 PチャンネルMOSFETの導通は、正孔の流れによるものである。 つまり、PチャンネルMOSFETのゲート端子はソースよりも負にする必要があり、ゲートがソースよりも正にならないと導通しない（遮断される）。
つまり、エンハンスメント型パワーMOSFETがアナログのスイッチングデバイスとして動作するには、その「遮断領域」の間で切り替える必要がある。 VGS = 0V（またはVGS = -ve）とその「飽和領域」の間で切り替える必要があります。 VGS(on) = +ve.です。 MOSFETに散逸する電力（PD）は、飽和時にチャネルIDを流れる電流と、RDS（on）で与えられるチャネルの「オン抵抗」によって決まります。 たとえば、
MOSFET as a Switch Example No1
ランプの定格が6V、24Wで、完全に「オン」になっているとすると、標準のMOSFETはチャンネルのオン抵抗（RDS（on））の値が0.1オームである。 35>
ランプを流れる電流は次のように計算されます：
次に、MOSFETの消費電力は次のようになります：
そこで、「だからどうした！」とお考えかもしれませんね。 しかし、MOSFET をスイッチとして使用して、DC モーターや高突入電流の電気負荷を制御する場合、ドレインとソース間の「オン」チャネル抵抗 (RDS(on)) は非常に重要です。 たとえば、DC モーターを制御する MOSFET は、モーターが最初に回転し始めるときに高い突入電流を受けます。モーターの始動電流は、モーター巻線の非常に低い抵抗値によってのみ制限されるためです。
P = I2Rであり、高いRDS（on）チャネル抵抗値は、単に大量の電力がMOSFET自体の中で散逸して無駄になり、過度の温度上昇を引き起こします。
チャネル抵抗の RDS(on) 値が低いことも、MOSFET のチャネル実効飽和電圧 (VDS(sat) = ID*RDS(on) ) を下げるのに役立ち、より低温で動作するため、望ましいパラメータと言えます。 パワーMOSFETのRDS(on)値は一般に0.01Ω未満であり、これにより低温で動作し、動作寿命が延長します。
MOSFETをスイッチング素子として使用する際の主な制限の1つは、処理できる最大ドレイン電流です。 そのため、RDS（on）パラメータはMOSFETのスイッチング効率の重要な指針であり、トランジスタが「オン」になったときのVDS/IDの比率として簡単に与えられます。
MOSFETまたはあらゆるタイプの電界効果トランジスタを固体スイッチングデバイスとして使う場合、熱暴走や損傷を減らすために非常に低いRDS（on）値を持つものを選ぶか、少なくとも適切なヒートシンク上にマウントすることが推奨されます。 スイッチとして使用されるパワー MOSFET は、一般にサージ電流保護が設計に組み込まれていますが、大電流アプリケーションではバイポーラ接合トランジスタがより良い選択となります。 しかし、MOSFETをスイッチとして使用する場合、この入力ゲート電圧に比例して低いRDS（on）チャネル抵抗を得る必要があるため、ゲート-ソース入力電圧を正しく選択するよう注意しなければなりません。
低しきい値タイプのパワーMOSFETは、少なくとも3Vまたは4Vをゲートに印加しないとスイッチが「オン」しない場合があり、ロジックゲートから+5V論理しか出力できない場合、MOSFETを十分に飽和駆動するには十分ではないことがあります。 35>
パワーMOSFETは、DCモータやブラシレスステッパモータをコンピュータのロジックから直接制御したり、PWM（パルス幅変調）タイプのコントローラを使用して動きを制御するのに使用することができる。 DCモータは高い始動トルクを持ち、電機子電流に比例するため、MOSFETスイッチとPWMは、スムーズで静かなモータ動作を実現する非常に優れたスピードコントローラとして使用することができます。
Simple Power MOSFET Motor Controller
モータ負荷は誘導性なので、MOSFETがOFFしたときにモータから生じる逆起電力を消散させるために誘導負荷にフライホイールダイオードが接続されています。 35>
さらに安全性を高めるために、モータ、リレー、ソレノイドなどの誘導性負荷を使用する場合、MOSFETスイッチのチャネルを横切って追加のシリコンまたはツェナーダイオードD1を配置し、必要に応じてMOSFETスイッチに追加の保護を与えて過渡電圧スイッチングとノイズを抑制することができます。 35>
PチャンネルMOSFETスイッチ
これまで、NチャンネルMOSFETを負荷と接地の間に配置したスイッチとして見てきました。 これにより、MOSFET のゲート駆動またはスイッチング信号を接地基準（ローサイド・スイッチング）にすることができます。 この例では、MOSFET スイッチは、PNP トランジスタと同様に、負荷と正電源レールとの間に接続されます（ハイサイド・スイッチング）。 35>
このように P チャネル エンハンスメントモード MOSFET スイッチを上下逆に接続することにより、N チャネル エンハンスメントモード MOSFET と直列接続し、デュアル電源で示すように相補型または CMOS スイッチングデバイスを生成することができます。
Complementary MOSFET Motor Controller
2つのMOSFETは、共通のドレーン接続と接地基準間に接続したモータでデュアル電源から双方向スイッチを生成するように構成されています。 入力がLowのとき、PチャンネルMOSFETはゲート-ソース間が負にバイアスされるため、スイッチONとなり、モータは一方向に回転します。 モータを駆動するためには、正の+VDD電源レールのみが使用されます。
入力がHIGHのとき、Pチャンネル・デバイスはスイッチオフし、Nチャンネル・デバイスはゲート-ソース間が正バイアスされるためスイッチオンします。
次に、PチャネルMOSFETを使用して、正方向のモータへのプラス電源を切り替え（ハイサイド・スイッチング）、NチャネルMOSFETを使用して、逆方向のモータへのマイナス電源を切り替えます（ローサイド・スイッチング）。
しかし、デュアル電源の2つの極性にわたって両方のMOSFETが同時に導通する相互導通を避けるために、それらが「オフ」になってもう一方が「オン」になるまでにある程度の時間差を設けるために、高速スイッチング・デバイスが必要である。 この問題を解決する一つの方法として、2つのMOSFETのゲートを別々に駆動する方法があります。 これにより、両方のMOSFETが「OFF」のとき、モーターが「STOP」するという第3の選択肢が生まれます。
コンプリメンタリMOSFETモータ制御テーブル
| MOSFET 1 | MOSFET 2 | モータ機能 |
| OFF | OFF | モーター停止（OFF） |
| ON | OFF | モーター正回転 |
| OFF | ON | Motor Rotates Reverse |
| ON | NOT ALLOWED |
他の入力の組み合わせは同時に許可しないことが電源のショートを引き起こすことがありますので、注意して下さい。 FET1とFET2の両方のMOSFETが一緒に “ON “になってしまう可能性があるためです。 (
のようになります。