1.MOSFETとは？

トランジスタは電流を増幅する作用が有りますが、MOSFET(読み：モス・エフイーティー、英訳：metal-oxide-semiconductor field-effect transistor、日本訳：電界効果トランジスタ)は電圧によって流れる電流を制御出来ます。

その特徴からMOSFETはトランジスタより消費電力が少ない特徴が有り、大きな電流や電圧をArduinoなどのマイコンからスイッチングする際に利用されます。

1.1 2N7000の外観及び仕様

「2N7000」の外観は2SC1815 トランジスタと同じTO-92形状で、ピンを広げればそのままユニバーサル基板やブレッドボードに挿して使えます。

また「2N7000」の外観を図1に、仕様を表1に、特性を図2～4に示します。

図1：N-ch エンハンスメントタイプ MOSFET(2N7000)

※S:ソース、G:ゲート、D:ドレイン

表1：2N7000の仕様一覧
項目	内容
最大ドレイン・ソース間電圧(VDSS)	60V
最大ゲート・ソース間電圧(VGSS)	±20V
オン抵抗(RDS(ON))	標準1.8Ω　最大5.1Ω（@VGS=4.5V）
最大ドレイン電流(ID)	200mA
最大ドレイン電力(PD)	400mW
入力容量(Ciss)	標準20pF　最大50pF
出力容量(Coss)	標準11pF　最大25pF
帰還容量(Crss)	標準4pF　最大5pF
ターンオン時間(ton)	10ns
ターンオフ時間(toff)	10ns
形状	TO-92

図2：雰囲気温度別ゲート電圧とドレイン電流の関係

図3：ゲート電圧別電源電圧とドレイン電流の関係

図4：ゲート電圧別ドレイン電流とオン抵抗の関係

※2N7000のSDSより引用

1.2 N-ch型とP-ch型

「2N7000」 MOSFETはNch型と言い、図1のゲート端子に既定の電圧を加えるとドレイン・ソース間の抵抗が減少し通電します。(スイッチON相当)

反対にPch型のMOSFETもあり、これはゲート端子に規定の電圧を加えるとドレイン・ソース間の抵抗が増大し絶縁します。(スイッチOFF相当)

1.3 Nch型MOSFETの接続方法

Nch型MOSFETを実際に使用する際の接続図を図5に示します。

※図5中の電流制限抵抗の算出方法

Arduino UNO出力電圧(実測値5.095V)÷Arduino UNO出力最大電流(0.02A)=電流制限抵抗(254.75Ωですが余裕を見て若干高めの入手可能な330Ω「反応早い」～1kΩ「反応遅い」の間で選択します。)

図5：Nch型MOSFETの接続方法

2. 実験！

実験は、「Arduino UNOの13番ピン→1kΩ抵抗→MOSFETのゲートの順に接続→13番ピンをHigh→MOSFETのドレイン・ソース間抵抗が減少→100Ωの抵抗によって制限された電流がLEDに流れ点灯！」と言った流れです。

※今回ゲートに接続するプルダウン・プルアップ抵抗を省略しましたが

基本的に動作安定化の為には有った方が良いです

2.1 回路

fritzingで作った回路図を図6に、実際に作った回路を図7に示します。

図6：「2N7000」MOSFETを使ったLチカ回路図

図7：実際に作った回路

2.2 プログラム

図8プログラムを図7のArduino UNOに書き込み実行した結果が図9です。

LEDが1秒周期で点滅しました！

今回使用したMOSFETはNch型ですので13番ピンがON(13番ピンのLEDが光る)時に電流が流れますので、ブレッドボード上の白色LEDも光ります

void setup() {            //一回だけ実行する
  pinMode(13, OUTPUT);    //LEDを接続した13番ピンを出力用に設定する
}

void loop() {             //{}内を無限ループで実行する
  digitalWrite(13, HIGH); //LEDが接続された13番ピンをHIGH(5V)にする
  delay(1000);            //1秒LEDを点灯した状態で止める
  digitalWrite(13, LOW);  //LEDが接続された13番ピンをLOW(0V)にする
  delay(1000);            //1秒LEDを消灯した状態で止める
}