【MOSFET】超小型スイッチの使い方とLED実験

はじめに：MOSFETって何？リレーと何が違うの？

MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）は、現代の高性能な電子機器には欠かせないスイッチ部品です。

あなたの自作カーセキュリティでは、大電流を使うサイレンを小型で静かにON/OFFするために使いましたね。

リレーもMOSFETも、小さな信号で大きな電気をON/OFFする役割は同じですが、動作原理が根本的に違います。

MOSFETの最大の利点は、「ゲート」と呼ばれる操作盤にごくわずかな電圧をかけるだけで、大電流の通り道を一瞬で開くことができる点です。まるで、指一本で巨大なダムの放水門を開けるようなイメージです！

今回は、自作セキュリティでサイレンのマイナス（－）側をON/OFFするために使った「Nチャネル型MOSFET」を使います。このタイプのMOSFETには、電気の出入り口が3つあります。

端子名	役割（水道の蛇口に例えると）
ゲート (Gate / G)	操作盤（トリガー）。ここに電圧（プラス）をかけると蛇口が開く。
ドレイン (Drain / D)	水が流れ込む場所（サイレンのマイナス側から繋ぐ）。
ソース (Source / S)	水が流れ出す場所（アース/マイナスへ繋ぐ）。

🔑 覚えるべきルールはこれだけ！

トランジスタ（バイポーラ型）のときと同じく、MOSFETもマイナス（－）側の道筋をON/OFFするスイッチとして使うのが基本です。

リレーのように「カチッ」という音を立てずに、LEDをON/OFFします。

MOSFETを使う際、特に初心者が注意すべき抵抗の役割は2つあります。

抵抗の位置	抵抗の役割
ゲート（G）抵抗 (R1)	電流制限：操作スイッチONの瞬間に、ゲートに過大な電流が流れ込むのを防ぎます。
プルダウン抵抗 (R2)	誤作動防止：スイッチOFF時に、ゲートに「ON/OFFどちらか分からない中途半端な電圧」が残るのを防ぎ、確実にOFFにします。

トランジスタよりも繊細な制御が必要なため、この2つの抵抗は安全かつ確実な動作のために非常に重要です。

今回は安全な5V電源を使って、MOSFETのスイッチング能力を試します。

ブレッドボードの縦のレールに電源を接続します。

LEDをMOSFET経由でマイナスに繋ぎます。

ソース接続: MOSFETのソース（S）を、ブレッドボードのアースライン（青）に接続します。
LEDとドレイン:
- LEDのプラス側に保護抵抗（例：220Ω）を繋ぎ、 5Vプラスライン（赤）に繋ぎます。
- LEDのマイナス側を、MOSFETのドレイン（D）に接続します。

MOSFETをON/OFFするための制御回路です。

ゲート抵抗 (R1) の接続: 5Vプラスライン → スライドスイッチ → ゲート抵抗（例：100Ω）
ゲートへ接続: ゲート抵抗の反対側の足を、 MOSFETのゲート（G）端子に接続します。
プルダウン抵抗 (R2) の接続: ゲート（G）とアースライン（青）の間に、プルダウン抵抗（例：10kΩ）を接続します。
- 役割: スイッチOFF時にゲートの電圧を確実に0V（OFF）に落とし、誤作動を防ぎます。

全ての配線が終わったら、電源を入れ、MOSFETのスイッチングを確認します。

電源ON: 5V電源を入れます。このとき、LEDは光っていません。
スライドスイッチをONにする:
- 音: リレーと異なり、完全に無音です。
- 光: LEDが明るく点灯します。
- 仕組み: ゲートに電圧がかかり、瞬時にドレインとソースの道が開き、LEDのマイナス側の回路が繋がりました。
スライドスイッチをOFFにする:
- 音: 無音です。
- 光: LEDが消灯します。
- 仕組み: プルダウン抵抗（R2）のおかげで、ゲートの電圧が瞬時に0Vになり、スイッチが切れました。