PチャネルMOSFETのドレイン側、電圧降下について

回答して頂ける方、お世話になります。

大電流をON/OFFする電子スイッチをPチャネルMOSFETで構成をしたいと考えています。
そこで、添付の図の回路を用いて、12V/5AをON/OFFをしたいと考えて実験してみました。
(FETは2SJ334、ソースーゲート間の抵抗は10ｋ、)

ところが、下のように電流を流すとドレイン側の電圧が下がってしまいます。
Vin(V)-------I(A)---------Vout(V)
12V---------0(A)---------12V
12V---------1(A)---------11V
12V---------2(A)---------10V
12V---------3(A)---------9.5V
これですと単純にON抵抗は1Ωになってしまいますが、カタログでのOn抵抗は29mΩです。
ここで、質問ですが、
・なぜ、ドレイン側の電圧降下値が大きいのでしょうか？
・大電流をON/OFFする電子スイッチのような使い方は無理でしょうか？
・なにか、付加回路が必要なのでしょうか？

以上、素人は質問ですが、よろしくお願いいたします。

No.4 ベストアンサー 回答者： shibamint 回答日時： 2017/02/22 23:14

>12Vの電源に２つの抵抗1.2Ωと10Ωを直列接続し

>電流値と10Ωの端子間電圧を求めるのオーム計算問題と同じになります。
>よって抵抗1.2ΩはFETのON抵抗そのものになってしまいます

試していただいたことは明確でありますが
上記の文面が理解できません。
電源の12Vを単に抵抗(11.2Ω)をつないだわけですよね。

10Ωの両端電圧から計算した電流値と
実際に測った電流値は正しかったということですね。
ここまではわかります。
まあ、当たり前といえばそうですが、確認したわけです。

で、
1.2Ωって何で付けたのかがわかりません。

ここまでの考察で怪しいと思うことがあります。

1.電源が弱い
2.電源が総電力で制限されるタイプ
3.配線の抵抗が大きい(線路往復＝1Ω)

怪しいのが、1と3です。
3Aの時のPDが単純計算で
PD＝(12-9.5)×3＝2.5×3＝7.5(W)

7.5WでパッケージがTO-220に近いのに
温かい程度であるという点がおかしい。
ヒートシンクなしだと火傷する温度になります。
上記PDの計算で実際の測定値がないのが12Vです。

アースは0Ω
電源は変動しない不変のもの
配線はほとんど0Ω

既成概念を一旦リセットし
電線は2本いるの基本にのっとり
電流を流したときの
D～S間の電圧を測ってみてはどうでしょうか。

生意気いってすみませんが
不具合調査は『はずじゃない』と
調査の上流で切り捨てられると真実を見逃します。

この回答へのお礼

回答有難うございます。
スライド抵抗（10Ω/４A)を負荷につないだ実験の事で、誤った表現がありましたことお詫びします。
使用した電源は、直流安定化電源（MAX３Aで、電流制限ボリュームは最大)なので、ご指摘の１or２は有りません。
それで、よくよく考えると、実験はブレッドボード行っていたので、ご指摘の３が原因とあると、気づきました。
自分なりに、解決です。お騒がせしました。
ありがとうございました。

お礼日時：2017/02/23 16:06

No.3 回答者： e_clapton 回答日時： 2017/02/22 11:32

LOAD側（電圧OUTの先）がどうなっているかわからないのでなんともいえませんが、

リニアにドロップしている現象から見ると、破壊はしていないように思えます。
ためしにLOAD側の接続を全てはずした上で、複数の抵抗（1MΩ・10KΩ・100Ω等）でつないでみて、出力がどう
変わるか眺めてみるなどしてはいかがでしょうか？

No.1の方のご指摘の通り、単なる配線ミスのような気がします。

この回答へのお礼

回答有難うございます。
上記実験の負荷側は、電子負荷装置です。
→新品MOSFETを交換して実験しました。（2SJ471　ON抵抗25mΩ）
→配線ミスについてですが、添付回路で間違えようがありませんが、あえてドレインとソースを入れ替えて（ゲートはそのまま）実験をしました。結果、電流は流れませんでした。

次にご指示の通り、手持ちの抵抗500Ωをつないで見ました。そのときの電流が37ｍAなので、当然負荷側の電圧降下は有りませんでした。
しかしながら実際に必要なのは、1A～3Aの大電流です。

次にスライド抵抗（10Ω/４A)を負荷につないで実験をしました。
・スライド抵抗（10Ω）→電流（1A)→出力側電圧（10.85V）
・スライド抵抗（5Ω）→電流（2A)→出力側電圧（9.53V）
・スライド抵抗（2.5Ω）→電流（3A)→出力側電圧（8.86V）
ほぼ電子負荷装置をつないだ結果と同じです。
この結果より、12Vの電源に２つの抵抗1.2Ωと10Ωを直列接続し、電流値と10Ωの端子間電圧を求めるのオーム計算問題と同じになります。よって抵抗1.2ΩはFETのON抵抗そのものになってしまいます。（カタログでは25mΩですが）

電流は、連続で数A流す使い方をしたいが、数A流すとカタログ以上のFETの内部抵抗が出てきて、出力電圧が下がる。
これにつきまして、引き続き回答を、よろしくお願いします。

お礼日時：2017/02/22 14:47

No.2 回答者： shibamint 回答日時： 2017/02/21 21:42

PDが定格オーバーになっていて、かなり熱くなっているはずです。

従って破壊していると思われます。

http://www.marutsu.co.jp/pc/static/large_order/f …

この回答へのお礼

回答有難うございます。
3Aを流しているときのFETは放熱板を付けない状態で、指で摘んでも常温より少々あたたかい程度です。

お礼日時：2017/02/22 12:35

No.1 回答者： yucco_chan 回答日時： 2017/02/21 19:28

・配線ミス

・測定ミス
・FETが壊れている
などが考えられます。

スレ主さんの考え方は正しくて、そのような使い方が出来るのですが、
測定結果がありえないので、上記の何れかのような問題が内在しているものと思われます。

この回答へのお礼

早速の回答有難う御座います。

PチャネルFETの使い方はあっているとのことで、少し安心しましたが、FETを異なる型番に変えても同じになります。
この文章を入力しながら、ふと、思ったのですが、上記簡単な回路の負荷に電子負荷装置を接続していることが原因でしょうか？

電子負荷装置を接続して、強制的に電流（1A~3A)を引き出して、電子負荷装置で表示している電圧の値を測定しています。電流値は入力側に接続した安定化電源が表示している電流値を読んでいます。3Aを流しているときのFETは放熱板を付けない状態で、指で摘んでも常温より少々あたたかいかな？程度です。

回答者様のご指摘にあるように、FETが壊れているかもしれないので、後で新品のFETで実験をしてみます。

後ほど、結果を報告致します。

お礼日時：2017/02/21 21:35