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2013年12月 4日 (水)

腰が痛いのでPチャンネルFET

どうもこの「腰」はカイロプラクティックと整形外科マッサージの定期メンテのみならず「何もせず過ごす」という日も設けないとならないらしい。

で、腰痛と称して休暇にする(嘘は言ってない)わけだがついでなので思考実験
 
PチャンネルMOS-FET
Tw3
(画像は「http://www.hobby-elec.org/ 」さんから)
こいつに「ソース>ゲート」となるように電圧を与える
Tw4
ソース側「P半導体」の「+」の荷電粒子がソースの+電位と反発する一方、ゲート側の-電位には引っ張られるので、このように「+」荷電粒子がドレインソース間に流れ出し、ドレインのPとN側のP側の間が「+」で満たされ、電路になる(この電路をチャンネルという)。ひっくり返してソース~ゲート間に電圧掛けることでソース→ドレイン間がオンになる。スイッチになるわけだ。
 
で。ここでソース側の電極は「N側半導体」の部分まで広がっている。なので、仮に「ドレイン>ソース」という形で電圧を掛けると「ドレインのPとソースのN」の間に
Tw5
こういう電路が出来て電流が流れる。これを寄生ダイオードと呼ぶ。つまり
・ドレインからソースへ→電圧を掛けるだけで流れる
・ソースからドレインへ→ソース~ゲート間に電圧を掛ければ流れる
 
こういう双方向スイッチである。
 
で。今作りたいのはこういうの。Aは付けたり外したりする。
Tw1
電圧A>BかつB=0の時。A→Bへ流す。
電圧A≦Bの時、B→Aへ流す
Tw2
若手の「設計」・・・豪快だなおい。検証してみよう。なお、寄生ダイオードは独立して書いてある。
A>Bかつ0の時→ソース+ゲート-でソース→ドレインへ流れる。OK。
A<Bの時→ドレイン+ソース-で寄生ダイオードを流れる。OK。
 
では他の状態。
●Bだけの時(Bの電圧ゼロ)
Aが無いことはソースが浮動電位となる。ソース→ゲート間の電圧を決定する因子が無い。また、ここは耐えられる電圧に制限がある。仮にノイズでデカイ電圧食らうと壊れる。
【解決】ソース→ゲート間に抵抗を付ける必要がある(ソースをプルダウン)。
 
●Bだけの時(Bに電圧がある)
前提は「Bが電圧を持っている時はBからAへ流す」である。この事はFETを確実にオフにしておくことを要求する。これは「ゲート電位>ソース電位」とすることで確保出来る(逆バイアス)。
【解決】ゲート側を何らかの方法でB側よりプルアップしておく
Tw7
・・・本当かオイ。
 
●Aを接続(Bの電圧ゼロ)
まあFETはオンしてソースからドレインへ行きますわね。ただ、ドレインへ入った電流がB側プルアップ抵抗にも流れる。これによってゲート電位が変化する従ってB側プルアップの抵抗値選定は慎重にする必要がある。
●Aを接続後(AによってBが動作)
安定動作するとは思うが、ソース→ドレイン→プルアップ抵抗経由ゲートってやっぱ気持ち悪い。B側プルアップはドレイン電位から引っ張ったが、可能であれば別電位からもらいたいところ。
●Aの電圧上昇/降下
定電圧回路積んでるだってさ。考えない。
●Aの停止・抜去
何だかんだでソース~ゲート電位が同一になってオフになる
●Aの逆接続
FETは逆バイアスされるだけでセーフ。Bが壊れるかも知れない。保護が欲しいか。
Tw9
NチャンネルのFETでこれで終わりとちゃうんけ?

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