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MOSFET飽和領域のドレイン電流計算ツール

このMOSFETドレイン電流計算ツールは、ゲート過駆動電圧と素子のトランスコンダクタンス係数に理想的な二乗則の飽和式を適用します。過駆動電圧をボルト、係数をアンペア毎平方ボルトで入力すると、結果をアンペアとミリアンペアで返します。長チャネルモデルが妥当な場合の簡易バイアス見積もり、学習課題、回路設計の初期確認にご利用いただけます。

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ご利用方法ウェブAPIメールTelegramアプリ近日

式に必要な2つの量を選びます

飽和領域の二乗則モデルでは、ゲート・ソース間電圧そのものではなく、ゲート過駆動電圧を使用します。一般にV_OVと表す過駆動電圧は、V_GSからしきい値電圧V_THを引いた値です。回路資料にV_GSとV_THが別々に示されている場合は、差を求めてから入力してください。もう1つの入力は、アンペア毎平方ボルトで表す素子のトランスコンダクタンス係数kです。本ツールでは、ドレイン電流がkの半分とV_OVの二乗との積になるようにkを定義しています。データシートや教科書では記号と定義が必ずしも統一されていません。係数をベータと呼ぶ資料、2分の1を定数に含める資料、プロセスのトランスコンダクタンスと幾何形状を反映した素子係数を区別する資料があります。値を転記する前に定義をご確認ください。入力できるのは有限の非負数だけです。過駆動電圧または係数がゼロなら、この理想モデルの電流もゼロになります。負の過駆動電圧は、指定式がサブスレッショルド領域ではなく導通時の飽和領域を対象とするため受け付けません。単位も統一してください。ボルトとアンペア毎平方ボルトからアンペアが得られます。

二乗則による結果を読み取ります

本ツールはI_D = 0.5 × k × V_OV²を計算します。過駆動電圧を二乗するため、電流はゲートバイアスの変化に大きく反応します。kが一定なら、V_OVを2倍にすると理想ドレイン電流は4倍になります。応答にはアンペアとミリアンペアの電流、単位付きで正規化した入力値、使用した式が含まれます。たとえば、過駆動電圧が2.5ボルト、kが0.004アンペア毎平方ボルトなら、結果は0.0125アンペア、つまり12.5ミリアンペアです。この計算はMOSFETがすでに飽和領域で動作していると仮定します。最も単純な長チャネルNMOSモデルでは、通常V_DSがV_OV以上である必要があります。本ツールにはV_DSを入力しないため、その条件は確認できません。また、チャネル長変調、基板効果、移動度低下、速度飽和、温度依存性、漏れ電流、ばらつきも含みません。したがって、結果はモデル上の値であり、保証された測定値ではありません。前提を確認できる透明な基準値としてご利用ください。

回路設計で見積もりを安全に使います

最初のバイアス点を決める場合、候補となる素子係数を比較する場合、詳細なシミュレーションの前に手計算を確かめる場合に結果をご利用ください。計算後は、選択したドレイン電圧とソース電圧が実際に素子を飽和領域に置くこと、さらにI_DとV_DSの積である予想消費電力が許容範囲内であることをご確認ください。ディスクリートMOSFETでは、しきい値電圧とトランスコンダクタンスが個体や接合温度によって大きく変わるため、伝達特性曲線と仕様範囲も参照してください。集積回路の設計では、対象のチャネル長、幅、電源電圧、プロセスコーナーにおけるモデルと理想電流を比較します。資料が2分の1を含まない式でベータを定義している場合は、本ツールへの入力前に換算してください。換算しなければ結果は2倍ずれます。自動呼び出しは1件あたり$0.002で、ブラウザーでは素早く対話的に確認できます。結果だけでなく2つの入力と式も記録すると、確認する方が前提を再現でき、単独の電流値を素子の普遍的特性と誤解せずに済みます。

活用例

バイアス電流を見積もる

選択したゲート過駆動電圧と形状を反映したトランスコンダクタンス係数から、理想飽和電流を求めます。

学習課題を確認する

MOSFETの二乗則計算を検算し、アンペアとミリアンペアで結果を確認します。

設計点を比較する

過駆動電圧や素子係数の変更が初期ドレイン電流見積もりに与える影響を評価します。

よくある質問

どの式で計算しますか？

I_D = 0.5 × k × V_OV²を使います。kの単位はアンペア毎平方ボルト、V_OVの単位はボルトです。

ゲート過駆動電圧とは何ですか？

V_GSからしきい値電圧V_THを引いた値で、印加したゲート電圧がしきい値をどれだけ上回るかを示します。

飽和条件も確認できますか？

いいえ。V_DSを受け取らないため、ご利用のMOSFETモデルに応じた飽和条件を別途ご確認ください。

データシートの計算と2倍ずれるのはなぜですか？

資料ごとにkやベータの定義が異なるためです。本ツールは2分の1を式に明示する定義を使用します。

チャネル長変調は含まれますか？

いいえ。理想的な二乗則の飽和電流であり、チャネル長変調や短チャネル効果などは含みません。

自動計算の料金はいくらですか？

APIリクエスト1件あたり$0.002です。同じ決定論的な計算をブラウザーでもご利用いただけます。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-drain-current

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-drain-current \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"gate_overdrive_voltage":2.5,"transconductance_parameter":0.004}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-drain-current", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "gate_overdrive_voltage": 2.5,
    "transconductance_parameter": 0.004
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-drain-current",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "gate_overdrive_voltage": 2.5,
    "transconductance_parameter": 0.004
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-drain-current", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"gate_overdrive_voltage":2.5,"transconductance_parameter":0.004}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"gate_overdrive_voltage":2.5,"transconductance_parameter":0.004}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/elec/mosfet-drain-current", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "gate_overdrive_voltage": 2.5,
  "transconductance_parameter": 0.004
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "elec.mosfet_drain_current",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

KITの完全なドキュメントを見る →