2SK125 spice model パラメータの評価テスト

2SK125は、SONY社のFETで、RF小信号増幅用、高周波ミキサー用途として性能に定評があり、人気がありました。現在でも入手できるようです。

しかし、古めのデバイスはspiceが使われていない時代のもので、spice modelの入手に困難が伴います。

海外サイトから、2SK125の実測データと思しきモデルを見つけ、spice model データの信頼性を確かめるため、その特性を見てみました。

図1. 2SK125のDC特性

図1.に電源電圧 V2=12V 固定とし、負荷抵抗 VarRL = 100〜10kΩ に変化させたときの、ドレイン電圧 V(out), 負荷電流 I(R1)を見たものです。

2SK125の特徴は、スレッショルド電圧が Vth = −3.8V より低い、大変低い負電圧のところにあります。

他のJFETのVthは、もっと高めのVthでマイナス電圧領域にあるので、2SK125はちょっと変わっているようです。

この結果からは、ゲート電圧のバイアス電圧は、相対的に絶対値の大きなマイナス電圧で動かす必要がありそうです。

（このためマイナス電源を用意するか、または、図中の抵抗VarRLをソース端子側へ移動し、ゲート電圧Vgsをソース端子から見た相対ゲート電圧Vgsをマイナス電圧

 Vgs=−Ids*VarRL (<0 p="">

とする方法が考えられます。）[**1]

Vds-Vgsグラフの傾きの大きさ（δVds/δVgs）が利得の大きさを示し、かなりゆるいカーブで、Vgsの変化できる入力電圧範囲が広いので、確かに、大信号入力のダイナミックレンジの広いミキサに使える特性がありそうです。[1]

図2. 2SK125のAC特性

<0 p="">図2.は、ゲートバイアス電圧をマイナス3Vにした場合の負荷抵抗を変化させたたAC特性です。
この利得特性は、ゲートバイアス電圧設定で大きく変化します。

マイナスになるカーブは増幅せず減衰するので、その負荷抵抗ではアンプ動作できないので、プラスの利得になる負荷抵抗を選びます。

負荷抵抗に関係し、利得は最大20dB、利得はかなり落ちますが、周波数は50MHz程度までアンプとして使えそうです。

図3. 過渡解析結果

<0 p="">適正なマイナス電位のゲートバイアス電圧を与えて過渡解析すると、高周波信号電圧入力での増幅の様子が見られます。


以上の結果は、参考程度の信頼度としてご覧願います。


参考資料：
[1] MIT OCW 8.002 "MOS-FET amplifier, Large Signal Analysis"

[**1] 計算式の記述が失われました。改訂準備中です。2020/09/09 

<0 p="">お急ぎの方は、上記講座[1]を参考されてください。

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