【保存版】パワーMOSFETの選び方｜6つのチェックポイント

パワーエレクトロニクスの設計において、MOSFETの選定は最も重要な工程の一つです。

しかし、半導体メーカーのサイトには数千種類ものMOSFETが並び、データシートには見慣れない記号と数字が羅列されています。「どれを選べばいいの？」と途方に暮れた経験はありませんか？

この記事では、パワーMOSFETを選ぶときに必ず確認すべき6つのパラメータを、データシートの読み方とともに完全図解します。これを読めば、自信を持ってMOSFETを選定できるようになります。

チェック①：耐圧 V_DSS｜「どれくらいの電圧に耐えられるか」

最初に確認すべきは耐圧（V_DSS）です。これはMOSFETがOFF状態のとき、ドレイン-ソース間に印加できる最大電圧を示します。

耐圧とは「絶対に超えてはいけない限界値」

耐圧を超える電圧がかかると、MOSFETは「絶縁破壊」を起こして一瞬で壊れます。これは回復不可能な故障です。

耐圧の選び方：電源電圧の1.5〜2倍を目安に

「電源電圧が48Vだから、耐圧60VのMOSFETでいいかな？」——これは非常に危険です。

実際の回路では、スイッチングの瞬間にサージ電圧が発生し、電源電圧を大きく超えることがあります。安全のために、以下のマージンを確保しましょう。

電源電圧	推奨耐圧	一般的な選択肢
5V	10V以上	20V, 30V
12V	24V以上	30V, 40V
24V	48V以上	60V, 80V
48V	96V以上	100V, 120V
400V（AC整流後）	600V以上	650V, 800V

チェック②：電流 I_D｜「どれくらいの電流を流せるか」

次に確認するのはドレイン電流（I_D）。MOSFETに流せる最大電流を示します。

データシートの電流定格は「理想条件」での値

データシートに「I_D = 100A」と書いてあっても、実際に100A流せるとは限りません。これは以下の「理想的な条件」での値だからです。

電流の選び方：実使用電流の2〜3倍を目安に

例えば、実際に10A流す回路なら、I_D = 20〜30A以上のMOSFETを選びましょう。

「パルス電流」と「連続電流」の違いに注意

データシートには、I_D（連続電流）とI_DM（パルス電流）の2種類が記載されていることがあります。

記号	意味	用途
ID	連続ドレイン電流	定常的に流れる電流の目安
IDM	パルス（瞬間）ドレイン電流	突入電流やサージへの耐性

チェック③：オン抵抗 R_ds(on)｜「効率を決める最重要パラメータ」

3番目はオン抵抗（R_ds(on)）。MOSFETがON状態のときの、ドレイン-ソース間の抵抗値です。

これは効率と発熱を決める最重要パラメータであり、MOSFET選定の核心といえます。

オン抵抗が発熱に直結する理由

MOSFETがONしているとき、電流がR_ds(on)を通過することで「導通損失」が発生します。

具体例で見てみましょう。

Rds(on)	電流 10A	電流 20A	電流 30A
10mΩ	1W	4W	9W
5mΩ	0.5W	2W	4.5W
2mΩ	0.2W	0.8W	1.8W

R_ds(on)を5分の1にすると、損失も5分の1になります。オン抵抗は低いほど良いのが基本です。

R_ds(on)の条件に注意：V_GSと温度

データシートのR_ds(on)は、特定の条件下での値です。条件が変わると値も変わります。

チェック④：しきい値電圧 V_th｜「何Vでスイッチが入るか」

4番目はしきい値電圧（V_thまたはV_GS(th)）。MOSFETがONし始めるゲート電圧です。

V_thとは「スイッチが入り始める電圧」

注意すべきは、V_thを超えたら「すぐに完全ON」になるわけではないという点です。完全にON（低いR_ds(on)）になるには、V_thより数V以上高いV_GSが必要です。

標準ロジックレベル vs ロジックレベル

MOSFETには、V_thの異なる2つのタイプがあります。

タイプ	Vthの範囲	推奨VGS	用途
標準タイプ	2〜4V	10〜15V	ゲートドライバIC使用時
ロジックレベル	1〜2V	3.3〜5V	マイコン直結（小電力）

チェック⑤：ゲート電荷 Q_g｜「スイッチング速度を決める」

5番目はゲート電荷（Q_g）。MOSFETをONにするために必要な電荷量です。

Q_gが小さいほど「速く切り替わる」

MOSFETのゲートは電気的にコンデンサと同じ構造をしています。ONにするには、このコンデンサを充電する必要があります。

Q_gと「スイッチング損失」の関係

スイッチングが遅いと、ON/OFFの過渡期間に電流と電圧が同時にかかる時間が長くなり、損失が増えます。

Q_gの種類：Q_gs、Q_gd、Q_g(tot)

データシートには複数のQ_g関連パラメータが記載されています。

記号	意味	影響
Qg(tot)	総ゲート電荷	ゲートドライバの負担の目安
Qgs	ゲート-ソース電荷	ターンオンの初期に影響
Qgd	ゲート-ドレイン電荷（ミラー電荷）	スイッチング速度に最も影響

チェック⑥：パッケージ｜「放熱と実装を決める」

最後はパッケージ。電気的特性だけでなく、放熱性能と実装方法を決める重要な要素です。

主なパッケージの種類と特徴

パッケージ	実装	放熱性	用途
TO-220	スルーホール	◎（ヒートシンク可）	電源、モーター駆動
TO-247	スルーホール	◎（大型）	大電力インバータ
D-PAK（TO-252）	表面実装	○	中電力、車載
D2-PAK（TO-263）	表面実装	○〜◎	中〜大電力
SO-8（SOP8）	表面実装	△〜○	DC-DC、小電力
QFN / DFN	表面実装	○（底面放熱）	高密度実装

熱抵抗 R_θJC と R_θJA

パッケージの放熱性能は熱抵抗で評価します。

記号	意味	使い方
RθJC	接合部→ケース間の熱抵抗	ヒートシンク使用時に参照
RθJA	接合部→周囲空気間の熱抵抗	ヒートシンクなし時に参照

【実践】用途別MOSFET選定ガイド

最後に、代表的な用途ごとの選定ポイントをまとめます。

用途別・重視すべきパラメータ

用途	周波数	重視パラメータ	ポイント
DC-DCコンバータ	100kHz〜2MHz	Qg、Rds(on)	スイッチング損失と導通損失のバランス
モーター駆動	10〜50kHz	Rds(on)、IDM	導通損失重視、突入電流に注意
LED駆動	数十kHz	Rds(on)、Vth	低電圧駆動ならロジックレベル品
ハイサイドスイッチ	DC〜低周波	Rds(on)、Vth	PチャネルまたはNチャネル+ドライバ
同期整流	100kHz以上	Rds(on)、ボディダイオード	逆回復特性も確認

まとめ：6つのチェックポイント一覧

MOSFETの選定は、これらのパラメータのバランスが重要です。すべてを最高にすることはできないため、用途に応じて優先順位をつけましょう。