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by jq1ocr

J-FET で遊ぼう(1):ID - VGS を測る

プチ実験シリーズでは MOS-FET の方を先にやっちゃいましたが,J-FET(接合型FET)のほうが歴史的に古いです.そっちが先ではとも思いつつ,部品ケースで先に見つかったのが MOS-FET だったのでした.笑 というわけで,お待ちかね?の J-FET の登場です.

FET 自体は皆さんご存じの通りゲート電圧でドレイン電流を制御する素子ですが,MOS-FET と違って,J-FET の使い方はちょっと特殊で,バイアスをマイナスにかけます.すなわちソースから見たゲートの電圧が0のとき最大電流となって,ゲートにマイナス電圧をかけていくことでドレイン電流をしぼっていく仕掛けなのです.そういえば大昔に勉強したような気がしますよね.笑 簡単に言えばだいたいこんな特性になります.

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J-FET の ID - VGS 特性

すると,まずここで大事なのは IDSS がいくつなのか?ということですよね.なぜなら J-FET はこれ以上の電流は流れないという数字だからです.もちろんデータシートには載っていますが,結構な幅があります.今回はフェアチャイルド製の J211 という N-ch J-FET を使います.主な用途は RF Amplifier とあるので,追々何かの工作に使えるだろうし,おまけに安いです.まあ実際はうちにあったからというだけなのですけども.笑 話を戻して,この FET の場合,データシートによると IDSS は 7.0 〜 20 mA とあります.BJT(普通のトランジスタ)が hFE でクラス分けされるのと同様,J-FET はこの IDSS で特徴づけされます.J211 の ID - VDS をデータシートで見るとこうあります.

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J211 の ID - VDS 特性例

あれ?これを読むと IDSS は 23mA くらいになりますね.さっき最大が 20mA とあったけど...まあいいか,まあ大体そのくらいってことです.IDSS を測るのは簡単です.VGS = 0 のときの電流を測れば良いので,こんな感じにすればよいのではないかと.

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さっきの特性図を見ると,VDS は 5V 以上あれば ID も変化しないと読めるので,プチ電源の 5V で大丈夫そう.ここで出てくる電流値が IDSS です.あと知りたいのは VGS(OFF) ですよね.これもデータシートには -2.5 〜 -4.5 V と幅があります.さらにデータシートを見るとこんな図がありました.

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J211 の IDS -VGS 特性例

温度が一緒なら傾きは大体同じになるようなので,IDSS が分かれば,大体の VGS(OFF) も想像できるということになりそうです.しかしここは地道に VGS(OFF) も測ってみましょう.

IDS -VGS 特性を測るにはこんな回路を組みます.

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J-FET はゲートにはマイナス電圧をかけて動作させますが,それはソースから見ての電圧なので,ゲートを0電位にしておいて,ソースをその分上げてやれば負電源はいりません.ソースに入っている POT にかかる電圧は VSG だから,それは -VGS に等しいですね.

ところで POT = 0 にすると最大電流が流れます.念のために何らかの保護がいるか?という検討もしておきましょう.絶対定格には ID_max という項目はありません.ただ PD < 350 mW という条件はあります.VDD = 5 V が全部かかったとき最大 70mA です.ところが,VGS =0V のときの ID ,すなわち IDSS ID_max となり,これは 20mA くらいまでということで無保護で大丈夫ということになります.

では早速測定してみましょう.その結果はこちら.

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使用した J211 の IDS -VGS 特性

ですから大体こんな印象でいけばいいかな?

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今回使用の J211 用に簡略化した IDS -VGS 特性

ではこれでなにか考えて実験してみましょう.つづく

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by jq1ocr | 2020-03-25 21:00 | マイコン・電子工作 | Comments(0)