バイポーラトランジスタとMOSFETの利用比較

デジタル屏風では音楽に光が連動する光音競演コンピュータの開発を行っています。新製品を開発するためステレオアンプキットを使って試作を行っているところです。

「電子工作大図鑑」（伊藤尚未著）を教科書として、スピーカーから出力する音の大きさに応じてLEDを光らせる仕組みを試作しています。上記文献では、バイポーラトランジスタ2SC1815（写真左。秋月電子で10円/個で購入）を使って、スピーカーに出力する電流を並列で増幅し、LEDを光らせるという仕組みです。光音競演コンピュータではMOSFET（写真右。IRFU120NPBF（１００V9.4A)秋月電子で５０円/個で購入））を使って、ハイパワーLEDを光らせる大電流を作っていました。

バイポーラトランジスタとMOSFETの違いについては「電子回路が一番わかる」（清水暁生著）を参考にしました。バイポーラトランジスタが電流で増幅するのに対して、MOSFETは電圧で増幅すると簡潔に記述されています。このためMOSFETを使った場合、電流がほとんど流れないため電力損失が少ないと記載されています。

バイポーラトランジスタの電流増幅率について上記文献ではおおよそ数十倍から数百倍と記載されています。一方MOSFETについては、増幅率は製品に依存するようです。

バイポーラトランジスタの接地方法にはいくつか方法があるようですが、もっとも一般的なエミッタ接地の場合、MOSFETと回路が同一で使えることがわかりました。バイポーラトランジスタのベース、コレクター、エミッターがMOSFETのゲート、ソース、ドレインに対応します。トランジスタの部分だけをバイポーラトランジスタとMOSFETに差し替えて、どのような違いがあるのかを見てみました。ベースおよびゲートにかける電流および電圧は、スピーカーに出力する電流および電圧です。得られる電流はLEDの明るさで判断します。