JFET(Nチャネル)の使い方 [Arduino]
今回は「JFET」を使用して電流制限と電圧増幅を行います。
Nチャネルのスイッチングはマイナス電源が必要なので今回は行いません。
Pチャネルですとプラス電源でスイッチングができるので、JFETを使用する際はPチャネルの方が扱いやすいです。
使用部品・材料
総額で約540円です。(Arduino本体の値段を除く)
| 部品/材料 | 値段 | 備考 |
|---|---|---|
| サンハヤト SAD-101 ニューブレッドボード | ¥500 | Amazon.com |
| Nch J-FET 2SK2880-E | ¥40 | 秋月電子の通販コード(I-11248) |
| カーボン抵抗器 | 数円 | 10kΩ(1個)、4.7kΩ(1個)、1kΩ(1個)、560Ω(1個)、220Ω(1個)、100Ω(1個)、47Ω(1個)を使用。 |
JFET
今回はJFETのNチャネルを使用します。
[JFETの3つの特徴]
1. JFETのNチャネルはMOSFETのPチャネル。PチャネルがMOSFETのNチャネルの概念となります。(チャネルの使用方法がMOSFETと反対)
2. MOSFETは基本的にドレイン、ソースを逆に使用しませんが、JFETはドレイン、ソースをどちらの方向から使用しても同じ作用となります。
3. JFETのドレイン電流(IDSS)はゲート・ソース間電圧(VGS)が0Vの時に最大の電流となります。
電流制限の配線図
ゲート抵抗(RG)に10kΩ、ソース抵抗(RS)に4.7kΩを使用しています。
[ドレイン]-[ソース]-[ソース抵抗]-[GND]へ流れるドレイン電流(IDSS)をテスターで計測すると約0.50mAになります。(計算方法は後述)
次は公式データシートより(2sk2880.pdf)
JFETの電流制限は「ソース接地伝達特性」のグラフを使用します。
今回は「2SK2880-E」ですので「アイテムE」です。ドレイン電流を2mAにする場合は次のように計算します。
この600Ωをソース抵抗に設置すると約2mAの電流が流れます。
次は3パターンを計算して実際にテスターで確認しました。
| <計算上> | <実際> | |||
|---|---|---|---|---|
| 必要な電流 | 電圧 | 抵抗値 | 電流 | 抵抗値 |
| 4.25mA | 0.4V | 94Ω | 5.42mA | 100Ω |
| 2mA | 1.2V | 600Ω | 2.37mA | 560Ω + 47Ω |
| 0.4mA | 2.0V | 5kΩ | 0.5mA | 4.7kΩ |
※同じ型番でも精度には個体差があります。
電圧増幅の配線図
本来の増幅作用はドレイン電圧がゲート電圧の何倍になるかです。
今回はゲート電圧が0Vの状態で単純にドレイン電圧がどれだけ変化するかを確認しています。
ゲート抵抗(RG)に10kΩ、ドレイン抵抗(RD)に220Ωを使用しています。テスターで計測するとドレイン電圧は約3.2Vとなります。
次は7パターンをテスターで確認しました。
| ドレイン抵抗 | ドレイン電圧 |
|---|---|
| 47Ω | 4.52V |
| 100Ω | 4.1V |
| 220Ω | 3.2V |
| 560Ω | 1.58V |
| 1kΩ | 0.91V |
| 4.7kΩ | 0.2V |
| 10kΩ | 0.09V |
※同じ型番でも精度には個体差があります。
参考サイト
FETの使い方 / J-FETでの増幅編 (マルツ)
NチャネルJFET電流源の出力電流と温度補償
トランジスタのクイックリンク
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