FETの動作

質問

Pch-MOSFETの使い方がいまいちわかりません。
3.3V動作のマイコンで5Vの電圧を負荷にかけたいのですが、
マイコン--->FET(G)
5V----->FET(S)
負荷----->FET(D)
と接続し、3.3VのON-OFF(マイコン制御)でFETのON-OFFができたり
するものなのでしょうか？
FETのデータシートにゲートしきい値電圧(VGS(th))が2Vとかありますが
これはG-S間電圧が2V以上でONするとか2V以下でOFFするとかいう
意味なんでしょうか？

という以前にこんな接続で動くかいっ！！
って見当ハズレなことを言うてるかもしれませんが・・・

教えて下さい。よろしくお願いします。

回答No.4

anachrockt · ベストアンサー

2SJ148のVGS(th)で，温度特性を見るときは，3ページのID-VGS特性を見ます．
http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/2SJ148_ja_datasheet_071101.pdf
温度が上がると1.8Vでは，チャンとオフできませんね．＞要デジトラ
使わないからエエんですが，もう一つの問題は2SJ148は10V駆動タイプなんですよ．
オン抵抗を規定する駆動電圧は，10V，4V，2.5Vの3種類が一般的です．
今回は4Vか2.5V駆動タイプがエエと思います．
ROHMのは2.5V駆動タイプですから，OKでしょう．
出力側（ドレイン側）に大容量コンデンサを入れると，MOSFETが飛ぶ場合もあるから，要確認です．
紹介したロードスイッチだと保護回路が入ってます．

お礼

回答ありがとうございます。
だいぶ理解できました。
出力にはコンデンサはいないので大丈夫だと思います。

回答No.3

candle2007

>・・・と接続し、3.3VのON-OFF(マイコン制御)でFETのON-OFFができたりするものなのでしょうか？

出来ます。
これをハイサイドスイッチと言い、Pch-MOSFETを使うのが一般的です。
http://www.necel.com/ja/faq/f_fet.html#0901

ただ、このようにFET単体で使うと、回路を導通させるときはよいのですが（GをGND電位にすることは簡単にできる）、遮断するときは、Gを十分に高い電圧にしなければならないので（S-G電圧差がスレッショルド以下になるようにしなければならない）、例えばご質問のような、電源電圧が5Vで、これをゲート電圧3.3Vでオフできるか？・・というと大変微妙な問題になります。
また、もしS電圧よりも高い電圧がGにかかった場合、FETが壊れる可能性もあります。

そこで一般には、このGをTrでドライブすることにします。
すなわち、GとTrのCを直結し、これとSの間に1-10kΩくらいの抵抗を入れます。
TrのEは勿論GNDです。
TrのBを適当な電圧でドライブします。

そうすると、TrのBにドライブがかかったときは、Gは確実にGNDし（回路オン）、ドライブが切れたときは、GはSと同じ電圧になるので、「確実にオフ」となるわけです。
このような目的で作られた複合トランジスタがあります。
http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/TPCP8J01_ja_datasheet_061115.pdf

「ゲートしきい値電圧」はFETの導通を確実に遮断できる限界値です。
（実際には微小電流を規定し（例えば100μA）これを達成するG電圧を表示します）
温度によって変り、温度が高くなるほど低くなります。
ですから、使用条件の”最大温度”でも確実に遮断できるような”低い電圧”で設計する必要があります。
http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_5/illustr/threshold_voltage.gif
http://www.cqpub.co.jp/term/thresholdlevel.htm

参考URL：

http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/TPCP8J01_ja_datasheet_061115.pdf

お礼

回答ありがとうございます。
ハイサイドスイッチ、ローサイドスイッチは最近理解できるように
なりました。
複合トランジスタなんてものが存在するんですか！
参考にさせてもらいます。

回答No.2

likipon

Vthが2Vなら, Vgsが2V以上でONするということです.
対GNDで言うなら, ゲート電位が3V以上でOFF, 3V以下でONです.
マイコンの出力が3.3V出ると仮定すれば, ぎりぎりOFFできそうです.

ただ, ちょっと怖いようであればNPNトランジスタかなんかを一段入れることになると思います.

マイコン-抵抗-ベース
5V-抵抗-コレクタ
エミッタ-GND
で, 抵抗とベースの間にFETのゲートを繋ぐ.

動作速度を気にしないならとりあえずこれで動くと思います.

お礼

回答ありがとうございます。
やはりキワキワの動作なんですね。
デジトラ入れる検討してみます。
実験で使用したFETのVthは-2～-3.5Vだったのですが、
このVthが-0.7～-2VとなるようなFETですと、
なおさらキビシイことになるわけですね。

回答No.1

anachrockt

VGS(th)は温度で変わるから，2V以上でON，2V以下でOFFとは言えません．
まじめにやるんなら，この手のデジトラかませて，
http://www.rohm.co.jp/products/databook/tr/pdf/dtc114ee-j.pdf
コレクタとゲートを結び，ゲートとソース間に10k位の抵抗を入れます．

簡単にやるんなら，こういったロード・スイッチを使います．
http://www.fairchildsemi.com/ds/FP%2FFPF2125.pdf

お礼

毎度親切な回答ありがとうございます。
やっぱデジトラみたいなものがあったほうが良いんですね。
会社に在庫であった2SJ148という型番のFETで実験（デジトラなしで）してみました。2SJ148はVGS(th)が-2～-3.5Vとありました。
デジトラなしでとりあえずは動作していましたが、やはり危ういでしょうかね・・・しかし、本チャンでは基板のスペース的にこんなデカイFET使えないので、ROHMの
http://www.rohm.co.jp/products/databook/tr/pdf/rte002p02-j.pdf
あたりを考えているのですが、VGS(th)が-0.7～-2Vとなっています。
これでは余計ON-OFFしにくくなるんですかね？？