JFET電流レギュレータ

部品と材料

• 1つのNチャネル接合型電界効果トランジスタ、モデル2N3819またはJ309を推奨（Radio Shackカタログ番号276-2035はモデル2N3819です）
• 2つの6ボルトバッテリー
• 1つの10kΩポテンショメータ、シングルターン、リニアテーパー（Radio Shackカタログ番号271-1715）
• 1kΩ抵抗1つ
• 1つの10kΩ抵抗
• 3つの1.5kΩ抵抗

この実験では、PチャネルではなくNチャネルJFETが必要です！実験では、PチャネルではなくNチャネルJFETが必要です！

すべてのトランジスタが同じ端子指定またはピン配置を共有しているわけではないことに注意してください。 、同じ外観を共有している場合でも。これにより、トランジスタを相互に接続する方法や他のコンポーネントに接続する方法が決まります。製造元のWebサイトから簡単に入手できる製造元の仕様（コンポーネントデータシート）を確認してください。

トランジスタのパッケージやメーカーのデータシートでさえ、誤った端子識別図を示す可能性があることに注意してください。マルチメータの「ダイオードチェック」機能を使用してピンのIDを再確認することを強くお勧めします。

マルチメータを使用して接合型電界効果トランジスタ端子を識別する方法の詳細については、この本シリーズの半導体ボリューム（ボリュームIII）の第5章を参照してください。

相互参照

電気回路の教訓 、第3巻、第5章：「接合電界効果トランジスタ」電気回路の教訓 、第3巻、第3章：「ダイオードと整流器」

学習目標

• 電流レギュレータとしてJFETを使用する方法
• JFETが温度変化に対して比較的影響を受けない方法

回路図

イラスト

手順

この章の前半では、バイポーラ接合トランジスタ（BJT）のペアを使用してカレントミラーを形成する方法を説明しました。 、これにより、一方のトランジスタがもう一方のトランジスタと同じ電流を維持しようとし、もう一方の電流レベルは可変抵抗によって確立されます。この回路は、電流を調整する同じタスクを実行しますが、2つのBJTの代わりに単一の接合型電界効果トランジスタ（JFET）を使用します。

2つの直列抵抗R _調整 およびR _limit 電流レギュレーションポイントを設定しますが、負荷抵抗とそれらの間のテストポイントは、負荷抵抗が変化しても定電流を示すためだけに機能します。実験を開始するには、テストプローブをTP4に接触させ、ポテンショメータの可動範囲を調整します。

ポテンショメータのメカニズムを動かすと、電流計によって示される小さな変化する電流が表示されるはずです。数ミリアンペア以下です。ポテンショメータをラウンド数のミリアンペアを与える位置に設定したままにして、メータの黒いテストプローブをTP3に移動します。

現在の表示は以前とほぼ同じである必要があります。プローブをTP2に移動し、次にTP1に移動します。繰り返しになりますが、ほとんど変化しない量の電流が表示されるはずです。

ポテンショメータを別の位置に調整して、別の電流表示を与え、メーターの黒いプローブをテストポイントTP1からTP4にタッチして、負荷抵抗を変更したときの電流表示の安定性に注意してください。これは、現在の規制を示しています この回路の動作。

10kΩの抵抗の端にあるTP5は、負荷抵抗に大きな変化をもたらすために提供されています。電流計の黒いテストプローブをそのテストポイントに接続すると、合計負荷抵抗が14.5kΩになります。これは、トランジスタが通過する最大安定化電流を維持するには抵抗が大きすぎます。

ここで説明していることを体験するには、黒いテストプローブをTP1に接触させ、ポテンショメータを最大電流に調整します。次に、黒いテストプローブをTP2、TP3、TP4の順に移動します。

これらすべてのテストポイントの位置で、電流はほぼ一定に保たれます。ただし、黒いプローブをTP5に接触させると、電流が大幅に低下します。どうして？このレベルの負荷抵抗では、レギュレーションを維持するためにトランジスタの両端の電圧降下が不十分であるためです。

言い換えると、トランジスタは回路抵抗が許容するよりも多くの電流を供給しようとするため、飽和状態になります。黒のテストプローブをTP1に戻し、ポテンショメータを最小電流に調整します。

次に、黒いテストプローブをTP2、次にTP3、次にTP4、最後にTP5にタッチします。これらすべての時点での現在の兆候について何に気づきましたか？電流レギュレーションポイントをより低い値に調整すると、トランジスタははるかに広い範囲の負荷抵抗にわたってレギュレーションを維持できます。

BJTカレントミラー回路の重要な注意点は、2つの電流が等しくなるためには、両方のトランジスタが等しい温度でなければならないということです。ただし、この回路では、トランジスタの温度はほとんど関係ありません。

電流計で負荷電流に注意しながら、トランジスタを指でつかんで加熱してみてください。その後、吹き付けて冷却してみてください。

トランジスタのマッチングの要件がなくなるだけでなく（ 1つだけを使用するため） トランジスタ）ですが、電界効果トランジスタの相対的な熱耐性により、熱効果もほとんど排除されます。この動作により、電界効果トランジスタは熱暴走の影響を受けなくなります。バイポーラ接合トランジスタに対する決定的な利点。

この電流レギュレータ回路の興味深いアプリケーションは、いわゆる定電流ダイオードです。 。ボリュームIIIの「ダイオードと整流器」の章で説明されているように、このダイオードは実際にはPN接合デバイスではありません。代わりに、ゲート端子とソース端子の間に固定抵抗が接続されたJFETです。

逆バイアス電圧による損傷からトランジスタを保護するために、通常のPN接合ダイオードがJFETと直列に含まれていますが、それ以外の場合、このデバイスの電流調整機能は完全に電界効果トランジスタによって提供されます。

コンピューターシミュレーション

SPICEノード番号の概略図：

ネットリスト（次のテキストを逐語的に含むテキストファイルを作成します）：

 JFET電流レギュレータvsource1 0 rload 1 2 4.5k j1 2 0 3 mod1 rlimit 3 0 1k .model mod1 njf .dc vsource 6 12 0.1 .plot dc i（vsource）.end 

SPICEは「スイープ」抵抗値を許可しないため、この回路の電流レギュレーションを幅広い条件で実証するために、ソース電圧を6〜12ボルトに0.1ボルトステップでスイープすることを選択しました。必要に応じて、 rload を設定できます さまざまな抵抗値に変更し、回路電流が一定に保たれていることを確認します。

rlimit を使用 1kΩの値の場合、安定化電流は291.8 µAになります。この現在の数値は、おそらく ではないでしょう。 JFETパラメータの違いにより、実際の回路電流と同じになります。

多くのメーカーは、トランジスタのSPICEモデルパラメータを提供しています。これは、 .model に入力できます。 より正確な回路シミュレーションのためのネットリストの行。

関連ワークシート：

• 接合型電界効果トランジスタ（JFET）ワークシート