MOSFET計算ツールはどのように動作領域を判定しますか？

NチャネルMOSFETの場合、VGS ≤ Vth であれば「遮断領域（カットオフ・OFF）」、VDS < VGS − Vth であれば「線形領域（オーム領域）」、VDS ≥ VGS − Vth であれば「飽和領域（サチュレーション）」と判定されます。

伝達コンダクタンスパラメータ k とは何ですか？

k (A/V²) は、キャリア移動度やゲート酸化膜容量、チャネル幅・長さ比をまとめたパラメータ（k = μn Cox(W/L)）です。ゲート電圧がドレイン電流をどの程度制御するかを決定します。k を入力することで、ドレイン電流 ID の理論計算が可能になります。

遮断領域では ID = 0、飽和領域では ID ≈ 0.5 × k × (VGS − Vth)²、線形領域では ID ≈ k × [(VGS − Vth) × VDS − VDS² / 2] として計算されます。

はい、対応しています。「Pチャネル」を選択して実際の端子電圧を入力すると、ツール内部で極性を自動補正し、正確な動作領域およびドレイン電流を算出します。

いいえ。すべての計算はブラウザ上でリアルタイムに実行され、外部サーバーに送信または保存されることは一切ありません。

MOSFET計算ツールは、各端子（ゲート・ソース・ドレイン）の電圧とデバイスパラメータを入力するだけで、MOSFETの動作領域やドレイン電流、電力損失などを素早く算出できる設計支援シミュレータです。

チャネルタイプの選択 — Nチャネル（N-Channel）またはPチャネル（P-Channel）を選択します。
端子電圧（VG, VS, VD）の入力 — ゲート電圧（VG）、ソース電圧（VS）、ドレイン電圧（VD）をボルト単位で入力します。ツールが自動的に $V_{GS}$ および $V_{DS}$ を計算します。
しきい値電圧（Vth）の入力 — 素子のオン/オフを決定するしきい値電圧を入力します。
伝達コンダクタンス k の入力（任意） — 伝達コンダクタンス係数 $k$ ($\text{A/V}^2$) を入力すると、検出された動作領域に応じたドレイン電流 $I_D$ を自動計算します。
ドレイン電流 $I_D$ や $V_{DS}$ の指定（任意） — 実測値や規定値の $I_D$ が既知の場合は手動入力することで、消費電力やオン抵抗 $R_{DS(\text{on})}$ の精密な計算が可能です。
結果の確認 — 判定された動作領域、$V_{GS}$、$V_{DS}$、$I_D$、電力損失 $P$、およびオン抵抗 $R_{DS(\text{on})}$ が表示されます。

当ツールは、一般的なMOSFETのスクエアロー（二乗則）モデルに基づいて動作領域およびドレイン電流を計算します。

$$V_{GS} = V_G - V_S$$ $$V_{DS} = V_D - V_S$$

判定条件	動作領域	説明
$V_{GS} \le V_{th}$	遮断領域（カットオフ）	チャネルが形成されず、電流は流れません ($I_D \approx 0$)
$V_{GS} > V_{th}$ かつ $V_{DS} < V_{GS} - V_{th}$	線形領域（トライオード / オーム）	電圧制御抵抗として動作し、$V_{DS}$ に応じて電流が増加します
$V_{GS} > V_{th}$ かつ $V_{DS} \ge V_{GS} - V_{th}$	飽和領域（サチュレーション）	$V_{DS}$ を上げても電流がほぼ一定になり、$V_{GS}$ でコントロールされます

遮断領域 (Cutoff): $$I_D = 0$$

線形領域 (Linear / Ohmic): $$I_D \approx k \times \left[ (V_{GS} - V_{th}) \times V_{DS} - \frac{1}{2} V_{DS}^2 \right]$$

飽和領域 (Saturation): $$I_D \approx \frac{1}{2} \times k \times (V_{GS} - V_{th})^2$$

$$P = V_{DS} \times I_D$$ $$R_{DS(\text{on})} \approx \frac{V_{DS}}{I_D}$$

記号	項目名	単位
$k$	伝達コンダクタンスパラメータ ($\mu_n C_{ox} \frac{W}{L}$)	$\text{A/V}^2$
$V_{th}$	しきい値電圧 (Threshold Voltage)	$\text{V}$
$V_{GS}$	ゲート・ソース間電圧	$\text{V}$
$V_{DS}$	ドレイン・ソース間電圧	$\text{V}$
$I_D$	ドレイン電流	$\text{A}$
$P$	消費電力・熱損失	$\text{W}$
$R_{DS(\text{on})}$	ドレイン・ソース間オン抵抗	$\Omega$

※ PチャネルMOSFETの場合、電圧の極性が反転しますが、本ツール内部で符号判定を自動調整して計算を行います。

MOSFET計算ツールは、電子回路設計、パワーエレクトロニクス、半導体学習などの様々な場面で役立ちます。

回路バイアス・動作点確認 — スイッチング動作（遮断/飽和）や増幅動作（飽和領域）、電子ボリューム動作（線形領域）など、意図した動作領域でMOSFETがバイアスされているかを迅速に確認。
パワー半導体の熱・損失計算 — パワーMOSFETのスイッチング回路におけるオン抵抗 $R_{DS(\text{on})}$ や導通損失（電力損失 $P$）を事前試算し、ヒートシンクや放熱設計に活用。
電子回路の授業・学習 — しきい値電圧 $V_{th}$ や伝達係数 $k$ の変化がドレイン電流に与える影響を追体験し、半導体物性の理解を深める。
アンプ回路（共通ソース段）設計 — バイアス電圧を設定して動作点（バイアス電流 $I_D$）と消費電力を簡単シミュレーション。
SPICEシミュレーションのクロスチェック — LTspice等のシミュレータを実行する前に、計算式による手計算（簡易シミュレーション）で理論値の整合性をダブルチェック。
ハードウェア試作・部品選定 — モータードライブ回路や電源回路の設計時、最悪条件での発熱量や必要な $R_{DS(\text{on})}$ 仕様を迅速に算出。