FETの使い方について

質問

回路図のようなFETを使ったものを作りました。

光センサを使い暗くなるとヘッドライトが点灯するものです。
室内でDとアースの間にLEDを接続したテストでは動作しました。

この回路は、暗くなるとFETのSからDに電流が流れヘッドライトが点灯します。
I35の電圧は常時12Vが来ていて、アースするとライトが点灯します。この時の電流は0.1Aでした。
車のヘッドライトは、マイナスコントロールです。

2SJ438は、ドレイン電流 ID　-5 A とありますが、長時間使用した時の問題はあるのでしょうか。
5Aにマイナス記号がついていますが意味があるのでしょうか。

また、FETのSとGに510ｋΩの抵抗を付けていますが、この意味と抵抗値はどのように決めたら良いのでしょうか。

上記以外にも問題がありましたらご教授よろしくお願いします。

回答No.2

xpopo · ベストアンサー

＞I35の電圧は常時12Vが来ていて、アースするとライトが点灯します。この時の電流は0.1Aでした。

　この事から、I35の信号源としての抵抗値Rgは　　Rg　＝　12V/0.1A　=　120Ω
あるということが分かります。

＞2SJ438は、ドレイン電流 ID　-5 A とありますが、長時間使用した時の問題はあるのでしょうか。
＞5Aにマイナス記号がついていますが意味があるのでしょうか。

　この場合、ドレインにI35から電流が供給されるわけですから、ドレイン電流は最大でも
0.1Aしか流せませんので、5Aに比べて1/50の電流となりますので十分余裕があるので問題ありません。
　2SJ438はPチャンネルFETですからドレイン電流の流れる方向はソースからドレインに向けて
流れますのでドレインから見ると反対の方向になりますのでマイナスの符号が付いています。

＞また、FETのSとGに510ｋΩの抵抗を付けていますが、この意味と抵抗値はどのように決めたら良いのでし＞ょうか。

　a)　510kΩ(Rsg）の抵抗はトランジスタ２SC945がOFF時にFETのゲートとソース間をショートして
　　FETを確実にOFFする働きをします。
　b)　また、2SC945がONした時に、この抵抗(Rsg)に電流を流し、FETのゲートにソースより低い電圧を
　　発生させてFETをONさせます。
　c)　Rsgはトランジスタ2SC945の負荷抵抗としてゲイン（Ｖｃ／Vbe）の決定に寄与しています。

　抵抗、Rsgの抵抗値の決め方>>

１）トランジスタ2SC945がONになった時のコレクタ電流Ic(on)を選び、その時のVBE(on)を決める。
　例えば、２SC945のVBE-IC特性から、IC=100uA流すとした場合にVBE(on)=0.56Vになることが
　わかります。これはＶＢＥが０．５６Ｖになったら、コレクタにはちょうど１００ｕＡ流れる
　という事になります。
　　入力のＣＤＳの抵抗が明から暗に変わる抵抗値でトランジスタをＯＮさせたい場合にその
　抵抗値をRcdsxとしてトランジスタのベースと電源VB(１２V）間の抵抗値Rｈが、

　Rh　＝　Rcdsx*(VB-VBE(on))／VBE(on)

　で求められます。例えば、VB＝１２V、Rcdsx＝50kΩ、VBE(on)=0.56V　の場合、Rhは

　Rh　=　50kΩ*(12V　-　0.56V）／0.56V　=　1.021MΩ

　と計算できます。

２）トランジスタがONしてIC（on）が100uAの時にFETをちょうどONさせるように
　Rsgを決定します。

　　FETがONするゲート－ソース間電圧VGS（ON)はデータシートのゲート閾値電圧Vthより
　0.8V～2.0Vであることが分かります。
　Vthに幅がありますが、とりあえずVth=VGS(ON)=1.5Vとすると、IC(ON)が100uA流れた時に
　抵抗Rsgの電圧降下がVth＝1.5Vに等しくなれば良い事になりますので、Rsgは

　Rsg　=　Vth／IC(ON)　=　1.5V／100uA　=　15kΩ

　と計算できます。

結果的に、510kΩは非常に大きすぎる値です。15kΩに変更したほうが良さそうです。

それから、トランジスタのベースと１２V電源の間の抵抗値も小さすぎます。１MΩ
以上になるように変更が必要でしょう。

お礼

xpopo様

前回に続きアドバイスを頂き有難うございました。

この回路は以前作った物で、FETで接点式リレーを駆動する物があったので、それならFETを接点式リレーの代わりに使用すれば、接点式リレーが不要になるのではと考え製作してみました。

前回にコンパレータを使用した光センサ回路を教えて頂きましたので、その回路にFET　2SJ438を組み合わせて小さな物を製作しようと思っています。

また詳細に説明して頂いたことに関しては、これからしっかりと勉強しようと思っています。
いろいろとお教え頂きたいへん助かりました。有難うございました。

回答No.1

fjnobu

この回路図では、動作しないでしょう。　
まず、Dとアースの間にLEDを接続して動作したのは、意味が判りません。　
Dはアースに繋がっているので、そこを切り離してLEDが点灯したというのなら、LEDの電圧のバイアスが掛っています。
次に、１２V０．１Aはヘッドライトにしても、スモールランプにしても少ないですね。
コレクターに繋がってる５１０KΩはソースに接続したのでは動作しません。これは１２Vに接続しなければなりません。
この抵抗は、ゲート電圧を０Vにするか１２Vにするかのスィッチングをしています。
１２Vの時にFETはONになり、０Vの時はOFFになります。

お礼

ご回答有難うございます。

説明が不足していましたが、Dとアースの間にLEDを接続して動作したのは、暗くなるとトランジスタが作動してS・G・トランジスタ・アースと12Vが流れます。
この時、Sには常時電源12Vが流れていますので、SからDに12Vが通ります。その後→　＋LED－　→　アースとなり、LEDが点灯したようです。

12V0.1Aですが、車の回路図では確認していませんが、ネット上の情報では　I35の常時12Vをヘッドライトスイッチによりアースさせると、リレーが作動しヘッドライトの回路が繋がり点灯するとのことでした。そこでテスターで電流を測りました。この時ヘッドライトは点灯し電流は0.1Aでした。ちなみにスモールは0.08Aでした。

ゲート・ソースに繋げる抵抗の意味は理解しました。
有難うございました。