カットオフ周波数(fT)とは

Cutoff Frequency

最終更新:2026-10-03・デバイス別・エレクトロニクス|用語集のExcel・PDF版をダウンロード

カットオフ周波数(fT)とは?

カットオフ周波数とは、回路や素子がそれ以上の周波数では十分に働かなくなる境目の周波数です。フィルタでは出力が3dB下がる点を、トランジスタでは電流利得が1まで下がる遮断周波数fTを指します。fTは内部容量の充放電時間で決まり、微細化や電子移動度の高いGaAs・InP・SiGeの採用で高くなり、高周波回路の性能を表します。

定義・解説

カットオフ周波数(Cutoff Frequency)とは、回路や素子がそれ以上の周波数では十分に働かなくなる境目の周波数です。フィルタや増幅回路では、出力が通過域より3dB(電力で半分)下がる周波数を指し、低い周波数だけを通すローパスフィルタでは、これより高い周波数の信号が減衰します。トランジスタでは、電流利得(入力電流に対する出力電流の比)が1まで下がる周波数を遮断周波数fT(トランジション周波数)と呼び、高周波性能を表す最も代表的な指標です。

トランジスタの利得が高周波で下がるのは、内部の容量を充電・放電するのに時間がかかるためです。MOSFETでは、fTはおおむね相互コンダクタンスgmをゲートの容量(Cgs+Cgd)で割った値に比例し、fT≈gm/2π(Cgs+Cgd)で表されます。ゲート長を短くすると、キャリアがチャネルを通り抜ける時間が短くなり、容量も小さくなるため、微細化とともにfTは高くなってきました。バイポーラトランジスタやHBTでは、キャリアがベースを横切る時間が主に効くため、ベースを薄くするほどfTが上がります。電力利得が1になる周波数は最大発振周波数fmaxと呼ばれ、ゲートやベースの抵抗の影響も受けるため、fTと並べて評価されます。

高い遮断周波数が必要な用途では、材料と構造が選ばれます。電子の移動度が高いGaAsやInPのHEMT・HBT、SiGeのHBTは、シリコンのCMOSより高いfTを得やすく、ミリ波レーダーや光通信、5G・6Gの無線回路に使われ、研究段階では数百GHzを超えるfTが報告されています。実際の回路では、トランジスタのfTの数分の1から10分の1程度の周波数で使うのが目安とされ、使う周波数より十分高いfTを持つデバイスを選ぶ必要があります。

よくある質問(FAQ)

fTとfmaxの違いは何ですか?▾
fTは電流利得が1になる周波数、fmaxは電力利得が1になる周波数(最大発振周波数)です。fmaxはゲートやベースの抵抗の影響も受けるため、高周波増幅器や発振器としての実力をより直接に表します。両者を並べてデバイスの高周波性能を評価します。
フィルタのカットオフ周波数とは何ですか?▾
フィルタの出力が通過する帯域の値より3dB、つまり電力で半分、電圧で約0.71倍に下がる周波数です。ローパスフィルタではこれより高い周波数が、ハイパスフィルタではこれより低い周波数が減衰します。抵抗Rと容量CのRCフィルタでは1/(2πRC)で求められます。

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米国の高周波(RF)半導体大手。スマートフォンやIoT向けのパワーアンプ・フィルター・RFフロントエンドモジュ…

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