最終更新 2026-10-19

ノーマリーオフとは(エンハンスメント型)

Normally-off (Enhancement Mode)

ノーマリーオフとは、トランジスタのゲートに電圧をかけていないときは電流が流れず、正の電圧をかけたときだけ流れる性質のことです。駆動回路が故障しても電流が止まる側に倒れるため、パワー回路では安全上重要です。GaNのHEMTはそのままではノーマリーオンになるため、p-GaNゲートなどの工夫でノーマリーオフにします。

目次7項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. よくある質問
  4. 設備の製造メーカー
  5. 関連用語
  6. 比較・違いを学ぶ
  7. 出典・参考資料

定義・解説

ノーマリーオフとは、トランジスタのゲートに電圧をかけていないときは電流が流れず(オフ)、正の電圧をかけたときだけ流れる(オン)性質のことです。エンハンスメント型とも呼びます。反対に、ゲートに何もしないと電流が流れ、負の電圧をかけて止める性質をノーマリーオン(デプレッション型)と呼びます。シリコンのパワーMOSFETやIGBTは、ふつうノーマリーオフで作られます。

パワー回路でノーマリーオフが求められるのは、安全のためです。ゲートを駆動する回路が故障したり、電源の立ち上げ・停止の途中でゲートの電圧が失われたりしたとき、ノーマリーオンのデバイスは勝手にオンになり、大電流が流れて回路を壊す恐れがあります。ノーマリーオフなら、何か起きても電流が止まる側に倒れます。

GaNのHEMTは、AlGaNとGaNの界面に自然にできる二次元電子ガスがチャネルになるため、そのままではノーマリーオンになります。ノーマリーオフにする方法として、ゲートの下にp型GaNの層を入れて電子ガスを打ち消すp-GaNゲート方式が最も広く使われています。ほかに、ノーマリーオンのGaNと低耐圧のシリコンMOSFETを直列につなぐカスコード方式、ゲートの下を掘り込むリセス方式などがあります。

図解

ノーマリーオフとノーマリーオンを、0V時の状態・オンの方法・故障時の安全性・代表例で比較した表
ノーマリーオフはエンハンスメント型、ノーマリーオンはデプレッション型とも呼ぶ。

よくある質問(FAQ)

GaN HEMTはなぜノーマリーオンになるのですか?
AlGaNとGaNを重ねると、材料の分極によって界面に電子が自然に集まり、二次元電子ガスという電流の通り道ができるからです。ゲートに電圧をかけなくてもすでにチャネルがあるため、電流が流れてしまいます。止めるには負の電圧が必要になります。
p-GaNゲートとカスコードの違いは何ですか?
p-GaNゲートは、ゲートの下にp型GaNを入れてGaNのデバイス単体でノーマリーオフにする方法で、部品が1つで済み高速に動かせます。カスコードはノーマリーオンのGaNに低耐圧のシリコンMOSFETを組み合わせ、シリコン側でオン・オフを制御する方法で、一般的なゲートドライバで駆動しやすいのが利点です。

設備の製造メーカー

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出典・参考資料

  1. 応用物理学会「GaN系高効率電子デバイスの開発動向(応用物理 81巻6号)」(2026/10/19 確認)