トランジスタにどさっと電流が流れてしまうのですが

質問

趣味で電気的な実験をしていて、よく分からない現象がおきます。
幅7センチほどのＵ型のトランスコアに銅線を500回ほど巻いた電磁石を直列に4個ほどつないで、
トランジスタのコレクタ（またはＦＥＴのドレイン）につなぎます。トランジスタのベースに４０Ｈｚ、デュ
ーティ比０．２ほどの矩形波のパルス電流を入力したとき、コレクタ側の直流電流計のメータは
100ミリアンペアを示します。この状態で安定して電流が流れ続けるのですが、ベース側の可変抵抗
値を少し小さくして、コレクタに流れる電流を例えば120ミリアンペアに増やしたとします。すると、電
流値がすこしずつ大きくなっていき、しまいにはどさっと流れてトランジスタが壊れてしまいます。
理想としては120ミリアンペアに増やしたとしても、その状態で安定して電流が流れ続けてくれれば
いいのですが、実際には少しずつ電流値が増えていきます。どさっと流れるまで大体10秒くらいで
しょうか。
トランジスタのコレクタにはファーストリカバリダイオードをつないで、電源側に逆起電力を逃がす
ようにしています。完全に逃がしきれているかはわかりませんが。
トランジスタのベースには50キロオーム可変抵抗と33オーム抵抗を直列につないで、可変抵抗で
ベースの電流を調整。
パルスの信号源はTTL汎用ロジックICで５Ｖが出力されてます。
電源は12ボルトバッテリーを4つ直列につないで48ボルトです。

使用したトランジスタ、ＦＥＴは
トランジスタ　２ＳＣ４７９３　２３０Ｖ１Ａ
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02511/

ＭＯＳ－ＦＥＴ　ＦＱＰＦ３Ｎ９０（９００Ｖ２Ａ）
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01195/

↑どちらも定格は十分に満たしているように思うのですが。
理想としては定格の7割ぐらいの電流を流したいのですが、０．１アンペア以上流せなくて困って
ます。どのように対処したらよいのでしょうか？参考に画像を添付します。

回答No.2

xpopo · ベストアンサー

今日は。

トランジスタの負荷の抵抗値が図が小さすぎて読みにくいのですが１０オームでしょうか？
この抵抗値が非常に重要です。
　電磁石４つの直列抵抗をRLとした場合、駆動周波数が４０Hzと非常に低いのでトランジスタがONする期間に流れるコレクタ電流IConは電源電圧をVｃｃ（４８V)とした場合、

　　ICon　＝　Vcc／RL

で決まりますので、RLが１０オームならば　ICon　＝　48/10　＝4.8A　流れます。もし、RLが１８オームならば、約２．7A流れます。従って御使用のトランジスタの許容絶対最大定格電流が小さすぎます。耐圧は１００Vもあればよいので最大コレクタ電流が１０Aクラスのトランジスタを使用すればOKだと思います。
　また、その場合、ベースにはコレクタ電流の１／２０以上流す（コレクタが十分onして飽和するために）必要があります。従って１０Aの１／２０、即ち500ｍA以上のベース電流が必要になります。
　そのため、ベースのドライブはTTL汎用ロジックICでは電流能力がせいぜい数ｍAしかありませんので、たとえば、添付回路図（https://box.yahoo.co.jp/guest/viewer?sid=box-l-jt45g6kacr6hynrni2chtbtdgm-1001&uniqid=b2681d96-0e06-49f6-b0fe-9a65d07a4b82&viewtype=detail の
右側）のようにトランジスタのエミッタフォロワ等でバッファリングしてやる必要があります。
　それから、出力電流ですが、デューティーを0近くから可変できるようにしてデューティーの調整で電流を調整してください。
　次に、FETの場合ですが、こちらも最大定格のドレイン電流が２Aと小さすぎます。１０Aクラスが必要です。ＦＱＰＦ３Ｎ９０ですとON抵抗も3.3オームtypと大きすぎます。それからONさせるためのゲート電圧VGSonはこのFETの場合、データシートから10V必要ですのでゲート電圧も不足してます。FETをもっと大電流が流せるもの（たとえば、　http://akizukidenshi.com/download/2sk2232.pdf　のような）に変更しましょう。この場合の回路は　https://box.yahoo.co.jp/guest/viewer?sid=box-l-jt45g6kacr6hynrni2chtbtdgm-1001&uniqid=b2681d96-0e06-49f6-b0fe-9a65d07a4b82&viewtype=detail

の左に示してあります。

お礼

直流電流計では100ミリアンペアでも、瞬間的には数アンペア流れてるのですね。
てっきり100ミリアンペアかと思ってました。
電流を多く流せるトランジスタで試してみようと思います。
またデューティ比をゼロから調節していくやりかたも、なるほどと思いました。
ちなみにＲＬは18オームです。
お手数をおかけしました。

回答No.1

TooManyBugs

矩形波の電流を直流電流計で測定しているので正確な計測が出来ていません。

デューティ比や突入電流を考えれば指示の１０倍程度以上の電流がトランジスタにかかっているものと思われます。
過電流によるトランジスタのパンクでしょう。

お礼

直流電流計では100ミリアンペアでも、瞬間的には数アンペアながれてるんですね。
もっと電流を多く流せるトランジスタで試してみようと思います。
お手数をおかけしました。