実験の目的
机上で悩んだ時は実験が一番。
実験の様子
生基板を小さく切って、Ugly Construction手法でP-JFETを半田付け。
Pチャネル接合型FET 2SJ104BLのId-Vds の測定
ドレイン電圧に対する、ドレイン電流の変化を測定することと、
ゲート電圧を印加してピンチオフ電圧を確認した。
Id−Vdsの測定実験
[実験の目的]
MicroCapで接合型FETを使ったアナログスイッチの実験(シュミレート)をしてみたのだが、
逆方向VDSの極性側でトンネル効果のようなIdsの大電流が見られたのと、ピンチオフ特性
(またはカットオフ特性)が得られずに悩んでしまった(Vgsによってドレイン電流が制御できない)。
そこでバラックを組み立てて2SJ104BLのId−Vds特性を実際に計測してみた。
抵抗R1、R2はゼロΩ
V1はVgs設定用、V2はVds設定用
V2のマイナス側とD(ドレイン)間に直流電流計(20mA)を接続してIdsを測定した。
May31, 2004
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実験の様子
生基板を小さく切ってP-JFETを半田付けした。
Ugly Construction手法で実験。
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Pチャネル接合型FET 2SJ104BLのId-Vds の測定
Vds(-) 順方向 | |||
Vds(mV) | Id(mA) | Vgs(V) | |
-31.5 | -1 | 0 | |
-81.4 | -2 | 0 | |
-145.2 | -3 | 0 | |
-214 | -4 | 0 | |
-309 | -5 | 0 | |
-484 | -4 | 0 | |
-832 | -5 | 0 | |
-1257 | -10 | 0 | |
-309 | -5 | 0 | VGSoff ピンチオフ電圧 (カットオフ) |
-309 | -1 | 0.203 | |
-309 | 0 | 0.546 |
Vdsの-309mVから-832mVの領域で負特性を示している。
原因はわかりません。逆方向Vdsで大きな電流を流してしまってからの計測だったから、FETにダメージを与えたか?
May31, 2004
Vds(+) 逆方向 | |||
Vds(mV) | Id(mA) | Vgs(V) | |
38 | 1 | 0 | |
77 | 2 | 0 | |
103 | 3 | 0 | |
132 | 4 | 0 | |
163 | 5 | 0 | |
284 | 10 | 0 | |
400 | 15 | 0 | |
500 | 20 | 0 | |
163 | 5 | 0 | VGSoff ピンチオフ電圧 (カットオフ) |
163 | 1 | 0.203 | |
163 | 0 | 0.546 |
規格表には順方向VDS(-)のID−VDS特性だけが書かれている。
逆方向は左表のように僅かVds 500mVでId がなんと20mAも流れた。
規格表によれば2SJ104BLのIdssはmax12mA。
この実験でアナログスイッチの勘所が分かったような気がする。
アナログスイッチとして使用する領域はVdsの小さな領域である。
Idsが2mAまではVDSの双方向で(両極性で)酷似した特性を示している。
May31, 2004
[参考]
三和計器のhfe/Idss測定器(型式:HFE-5)による測定結果は Idss=8.8mAであった。
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実験結果の考察
鈴木茂昭著 「アナログスイッチの使い方」に下記、キーポイントの記述があります。実験してみて鈴木氏の言わん
としている事がやっと理解できた気がする。
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出典:鈴木茂昭著 「アナログスイッチの使い方」 CQ出版社
Pチャネル型J-FETでピンチオフ電圧が4V以下の物があれば、TTLもしくはC-MOSロジックから直接ドライブでき、
特にスイッチドライバの考慮は不要になります。(Nチャネル型J-FETではピンチオフさせるためにゲートを負側に
スイングさせなければならないので余計に1個トランジスタが必要だし、負電源も必要.)
アナログスイッチをOPアンプの入力に用いるときは仮想ゼロ点(仮想接地点)にJ-FETを配置し、VDSを十分低く
保つ事が大切.理由は50Ω程度のRds(ON抵抗)ならVDSは極めて低くなりVGSはほとんど0V付近となって十分
ON状態を続けられることになる.(ピンチオフ電圧以下だから)
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