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ジャンクションFET(JFET)を低電力オン/オフスイッチとして使用する

電界効果トランジスタは電力スイッチング用途で一般的です。この記事では、ジャンクション電界効果トランジスタ(JFET)がシンプルなランプ回路で効率的なオン/オフスイッチとして機能する仕組みを説明します。

ジャンクションFET(JFET)を低電力オン/オフスイッチとして使用する

JFETの導通パスはソースとドレイン端子間にあります。以下の回路図では、JFETのソースとドレインがランプの両端に接続され、まさに機械スイッチと同じように配線されています。

ジャンクションFET(JFET)を低電力オン/オフスイッチとして使用する

バイポーラ接合トランジスタとは異なり、JFETのソースとドレインはシンボル上で電気的に区別できません。実際、ほとんどのJFETはどちらの方向でも確実に導通するため、2つの端子を入れ替えても性能に影響しません。

開いたスイッチとしてのJFET

ゲートとソース間に電圧が印加されていないとき、JFETのチャネルは完全に開いており、ランプに全電流が流れます。ランプを消すには、ゲートとソース間に逆バイアスDC電圧を印加します:

ジャンクションFET(JFET)を低電力オン/オフスイッチとして使用する

閉じたスイッチとしてのJFET

十分な逆バイアスを印加すると、ゲート-ソース枯渇領域が拡大し、「ピンチオフ」してチャネルを遮断し、JFETをカットオフに強制します。この動作でランプが消灯します。

ジャンクションFET(JFET)を低電力オン/オフスイッチとして使用する

ゲートは逆バイアスPN接合であるため実質的に電流を消費しません。電圧制御デバイスとして、JFETは無視できる入力電力で動作し、これはバイポーラトランジスタに対する主要な利点です。

しかし、逆バイアスを除去するとJFETがオフのままになることがあります。ゲート-ソース接合にはわずかな容量があり、制御電圧が除去された後も逆バイアス電圧を蓄積電荷として保持する可能性があります。トランジスタをオン状態に戻すため、ゲートとソース間にブリード抵抗を配置します:

ジャンクションFET(JFET)を低電力オン/オフスイッチとして使用する

抵抗値はクリティカルではなく、高抵抗値でも高速なRC放電で蓄積電荷を速やかに除去できます。

数ボルトのDCを供給できる電圧源なら何でもJFET制御に十分です。必要な電圧、いわゆるピンチオフ電圧またはカットオフ電圧は、各JFETの設計により異なり、普遍的な定数ではありません。

重要なポイント

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