高電圧増幅器

mosFETの電流波形

正負各2段のmosFETで構成された高電圧増幅器の正側mosFETの
各ﾉｰﾄﾞに流れる電流波形を確認します

mosFET Q101、Q102の各ﾉｰﾄﾞに流れる電流の様子を確認するために0.1Ωの抵抗R121、R131、R132、R141、R142を入れています。
また、ここではQ101のｹﾞｰﾄを保護するためのﾂｪﾅｰﾀﾞｲｵｰﾄﾞは省略しています。
　
　

　　赤：Q102のﾄﾞﾚｲﾝ電流I102-D　　青：Q102のｿｰｽ電流I102-S　　紫：Q102のｹﾞｰﾄ電流I102-G
　
5kHz、±10Vpk正弦波入力に対するmosFET Q102の各ﾉｰﾄﾞの電流波形です。
ｹﾞｰﾄ電流I102-Gが正の区間では、ｿｰｽ電流I102-Sがﾄﾞﾚｲﾝ電流I102-Dより大きくなっています。
これは、図のようにｹﾞｰﾄ電流IG1がﾄﾞﾚｲﾝ電流I102-Dに加わりｿｰｽ電流I102-Sになっていることを示しています。
つまり、ｹﾞｰﾄ電流が正の区間では、GBｺﾝﾃﾞﾝｻC151から供給される電流IG1(I102-G)がﾄﾞﾚｲﾝ電流に加わりｿｰｽ電流となります。
ｹﾞｰﾄ電流I102-Gが負の区間では、ｿｰｽ電流I102-Sがﾄﾞﾚｲﾝ電流I102-Dより小さくなっています。
これは、図のようにｹﾞｰﾄ電流IG2(I102-G)をﾄﾞﾚｲﾝ電流I102-Dから差し引いたものがｿｰｽ電流I102-Sになっていることを示しています。
つまり、ｹﾞｰﾄ電流が負の区間では、GBｺﾝﾃﾞﾝｻC151へのﾁｬｰｼﾞ電流IG2(I102-G)とｿｰｽ電流I102-Sがﾄﾞﾚｲﾝ電流I102-Dから供給されています。
ｹﾞｰﾄ電流が負の区間でﾄﾞﾚｲﾝ電流が0まで下がらず小さなﾋﾟｰｸが現れているのは、GBｺﾝﾃﾞﾝｻC151にﾁｬｰｼﾞしているためです。
GBｺﾝﾃﾞﾝｻC151にﾁｬｰｼﾞされた電荷は、ｹﾞｰﾄ電流I102-Gが正のときに必要とされるｿｰｽ電流として戻されていることになります。

負側のQ202も同様です。
　
　

　 赤：Q101のﾄﾞﾚｲﾝ電流I101-D　　青：Q101のｿｰｽ電流I101-S　　紫：Q101のｹﾞｰﾄ電流I101-G
　(青：Q102のﾄﾞﾚｲﾝ電流I102-D)　 茶：Q102のｿｰｽ電流I102-S
　
5kHz、±10Vpk正弦波入力に対するmosFET Q101の各ﾉｰﾄﾞの電流波形です。Q102のｿｰｽ電流波形も加えてあります。
ｹﾞｰﾄ電流I101-Gが正の区間では、ｿｰｽ電流I101-Sがﾄﾞﾚｲﾝ電流I101-Dより大きくなっています。
これは、図のようにｹﾞｰﾄ電流IG3(I101-G)がﾄﾞﾚｲﾝ電流I101-Dに加わりｿｰｽ電流I101-Sになっていることを示しています。
つまり、ｹﾞｰﾄ電流が正の区間では、電流IG3(I101-G)がﾄﾞﾚｲﾝ電流に加わりｿｰｽ電流となります。
ｹﾞｰﾄ電流I101-Gが負の区間では、ｿｰｽ電流I101-Sがﾄﾞﾚｲﾝ電流I101-Dより小さくなっています。
これは、図のようにｹﾞｰﾄ電流IG4(I101-G)をﾄﾞﾚｲﾝ電流I101-Dから差し引いたものがｿｰｽ電流I101-Sになっていることを示しています。
つまり、ｹﾞｰﾄ電流が負の区間では、電流IG4(I101-G)とｿｰｽ電流I101-Sはﾄﾞﾚｲﾝ電流I101-Dから供給されています。
ｹﾞｰﾄ電流が負の区間でﾄﾞﾚｲﾝ電流I101-Dが0まで下がらず(I102-Dよりも2倍大きな)ﾋﾟｰｸが現れています。
この回路は正負各2段のmosFETで構成されていますが、更に段数が多い場合、正側では高圧電源側に近いmosFETほど、そのﾋﾟｰｸが大きくなります。

負側のQ201も同様です。