FET（電界効果トランジスタ）とは？接合形・MOS形の種類と動作原理を図解

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電験三種の理論科目で、FET（電界効果トランジスタ）はよく出題されるテーマです。令和5年度下期・問11、令和6年度上期・問11、令和6年度下期・問11と、近年は連続出題されています。

しかし、FETの問題は「知っていれば秒で解ける」のに「知らないと全く手が出ない」タイプの問題です。つまり、理解さえすれば、確実に1問もぎ取れるボーナス問題になります。

この記事では、FETを初めて学ぶ方でも理解できるように、すべての種類の動作原理を「水路のゲート」のたとえで一つひとつ丁寧に図解していきます。最後まで読めば、FETに関するどんな出題パターンが来ても迷わなくなるはずです。

そもそもFETとは？「電圧で水門を開け閉めするトランジスタ」

FETは Field Effect Transistor（フィールド・エフェクト・トランジスタ）の略で、日本語では「電界効果トランジスタ」と呼びます。

名前が難しそうですが、やっていることはシンプルです。「ゲート電極に電圧をかけると、ドレーンとソースの間に流れる電流をコントロールできる」――これがFETの本質です。

💧 「水路のゲート」でイメージする

FETを理解する最強のたとえは、水路の水門（ゲート）です。

ポイントは、ゲートに電圧をかけるだけでチャネル（水路）の広さが変わるということです。ゲートに電流を流す必要はありません。この「電圧で制御する」という点が、BJT（バイポーラトランジスタ）との最大の違いです。

FET と並ぶもう1つのトランジスタが、電流で電流を制御するバイポーラトランジスタです。

FETの分類を「家系図」で一発理解

FETの種類を問う問題は電験三種で頻出です。まずは全体の家系図を頭に叩き込みましょう。難しく見えますが、分岐はたった2回しかありません。

ここからは、それぞれの種類の動作原理を「水路のゲート」のたとえを使いながら順番に解説していきます。なぜそうなるのか、を丁寧に追っていきましょう。

接合形FET（JFET）の動作原理｜「最初から開いている水門」

接合形FET（JFET：Junction FET）は、FETの中で最もシンプルな構造を持つタイプです。名前の通り、ゲートとチャネルがPN接合で直接つながっているのが特徴です。

🔧 nチャネルJFETの構造

nチャネルJFETの断面を、工場の水路にたとえて説明します。

⚡ JFETの動作を3ステップで理解する

MOSFET（エンハンスメント形）の動作原理｜「電圧をかけて初めて水路が生まれる」

MOSFET（Metal Oxide Semiconductor FET）は、ゲートとチャネルの間に酸化膜（SiO₂）という絶縁体を挟んだ構造のFETです。この酸化膜があるため、ゲートには原理的に電流が全く流れません。これがJFETとの決定的な構造上の違いです。

MOSFETの中でも、電験三種で最も重要なのがエンハンスメント形です。まずはこちらから理解しましょう。

🔧 nチャネルエンハンスメント形MOSFETの構造

⚡ エンハンスメント形の動作を3ステップで理解する

MOSFET（デプレッション形）の動作原理｜「最初からある水路を狭くする」

デプレッション形MOSFETは、構造的にはエンハンスメント形とよく似ていますが、決定的な違いが1つあります。それは、製造段階で最初からチャネル（n形の層）が作り込まれているという点です。

⚡ デプレッション形の動作を3ステップで理解する

📊 エンハンスメント形 vs デプレッション形｜一目でわかる比較表

比較項目	エンハンスメント形	デプレッション形
VGS=0Vでの電流	流れない（OFF）	流れる（ON）
チャネルの初期状態	なし（電圧で作る）	あり（最初から存在）
英語の意味	Enhancement＝増強	Depletion＝消耗
別名	ノーマリーOFF	ノーマリーON
JFETとの関係	MOSFETのみ	JFET ＋ MOSFET
覚え方	「育てる」🌱	「削る」⛏️

BJTとFETの決定的な違い｜「電流制御 vs 電圧制御」を完全理解

電験三種では、「BJT（バイポーラトランジスタ）とFETの違い」が直接問われます（令和6年度上期・問11で出題）。ここは確実に押さえておきましょう。

🔄 制御方法の違いを「蛇口」と「水門」で覚える

📊 BJT vs FET 完全比較表（試験直前チェック用）

比較項目	BJT	FET
制御方法	電流制御（ベース電流）	電圧制御（ゲート電圧）
入力インピーダンス	低い	非常に高い
キャリア	電子と正孔（バイポーラ）	電子か正孔（ユニポーラ）
消費電力	大きい	小さい
静電気耐性	強い	弱い（酸化膜破壊）
端子名	ベース・コレクタ・エミッタ	ゲート・ドレーン・ソース
スイッチング速度	やや遅い	速い
別名	バイポーラトランジスタ	ユニポーラトランジスタ

JFETとMOSFETの違い（早見表）

比べること	接合形（JFET）	MOS形（MOSFET）
ゲートのつくり	ゲートとチャネルが PN 接合	ゲートとチャネルの間に酸化膜（絶縁）
VGS＝0V のとき	流れる（デプレッション形だけ）	エンハンスメント形は流れない・デプレッション形は流れる
ゲートの電流	逆バイアスのわずかな漏れ電流	ほぼゼロ（絶縁されている）
入力インピーダンス	高い	さらに高い
静電気	比較的強い	酸化膜が壊れやすく弱い
よく使う場所	雑音の少ない増幅回路・センサの入口	電源やモーターのスイッチ、マイコン（CMOS）

端子は、ゲート（G）・ドレーン（D）・ソース（S）の3つで、バイポーラトランジスタのベース・コレクタ・エミッタにそれぞれ対応します。MOSFETを電源やモーターのスイッチとして使うときの選び方と損失の計算はMOSFETとはで説明しています。

なぜFETの入力インピーダンスは「非常に高い」のか？

FETの特徴として「入力インピーダンスが非常に高い」というフレーズが試験で問われます。しかし、なぜ高いのかを理解していないと、似た表現でひっかけられてしまいます。ここではその「なぜ」を解説します。

🧮 入力インピーダンスの定義

入力電流が小さいほど、入力インピーダンスは大きくなります。では、FETの入力電流はどれくらい小さいのでしょうか？

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つまり、FETの入力インピーダンスが高い理由は明快です。ゲートに電流を流さないで、電圧だけで制御するからです。特にMOSFETは酸化膜で完全に絶縁されているため、入力インピーダンスは桁違いに高くなります。

nチャネルとpチャネルの違い｜電流の担い手が違うだけ

FETの分類でもう1つ覚えておくべきなのが、nチャネルとpチャネルの違いです。これは名前ほど難しくありません。チャネル（電流の通り道）を流れるキャリアが違うだけです。

比較項目	nチャネル形	pチャネル形
チャネルの種類	n形半導体	p形半導体
電流の担い手（キャリア）	自由電子（マイナスの電荷）	正孔（プラスの電荷）
ゲート電圧の極性（エンハンスメント形）	正の電圧（+V_GS）でON	負の電圧（-V_GS）でON
実務での主流	⭐ 圧倒的に主流	CMOS回路で使用

大電流のスイッチで MOSFET とよく比べられるのが IGBT です。

電験三種の出題パターン｜これさえ覚えれば解ける「7つの頻出知識」

ここまでの内容を踏まえて、電験三種でFETが出題されたときに確認すべき知識を整理します。以下の7項目を押さえておけば、どの出題パターンが来ても対応できます。

✅ 試験本番で確認すべき7つの頻出知識

FET完全マップ｜全種類を1枚の表で最終確認

最後に、この記事で学んだFETの全種類を1つの表にまとめます。試験直前の最終チェックに使ってください。

分類	種類	ゲート構造	VGS=0V	チャネルの初期状態	制御の方向
接合形 (JFET)	デプレッション形（これしかない）	PN接合（直接接触）	ON	あり	逆バイアスでチャネルを絞る
MOS形 (MOSFET)	デプレッション形	酸化膜（絶縁・非接触）	ON	あり（製造時に作り込み）	正負どちらでも制御可能
MOS形 (MOSFET)	エンハンスメント形	酸化膜（絶縁・非接触）	OFF	なし（電圧で形成）	電圧をかけてチャネルを作る