トランジスタの電流帰還バイアス回路について質問

電流帰還バイアス回路の設計のときに、本には"Vbeを0.6とすると"等と書いてありますが、実際にはそのときのIbでVbeは0.6ではないと思うのです。
本来はデータシートから必要なIbに対するVbeを調べてその値をしようすべきだとおもうのですがどうなんでしょうか。
あと、帰還がかかるときにエミッタ抵抗が上昇するとVbeが減少してIbが減ると書いてありますが、ここではVbeが増減することを示しているわけですよね。そうするとVbeの電圧降下が0.6Vという表現はあたかも電流がいくら流れても電圧降下は0.6VでVbeは固定みたいな感じがしてふしぎなんですが。
そこらへん、詳しく教えてください。

No.2 ベストアンサー 回答者： ASIMOV 回答日時： 2005/11/11 16:05

（１）～（５）全て○です

確かに不思議な現象なので、イメージしにくいかもしれませんね

電気の流れを川の流れに例えると、解りやすいと思います

ダイオードは川の中にある堰（ダム）の様な物だと思ってください
堰の高さは０．６ｍ（０．６Ｖ）です
上流の水位（電圧）が、０．６ｍ（０．６Ｖ）より低い場合は水（電流）は堰に止められて流れません
水位（電圧）が上がり堰の高さを超えたとたんに、水（電流）が流れ出します
このあと、水量（電流）が増えても堰の高さは一定なので、水位（電圧）はあまり高くなりません（多少は上がります）

という感じですが、どうでしょうか？

この回答への補足

回答ありがとうございます。
なんか不思議なかんじですね。こういうのを非線形というのですか？。
それで(5)について正解ということなんですが、実際は帰還がかかってベースエミッタ間がオフにはならないのですよね？オフになったら増幅がとまるわけだし。オフは0.6Vぐらいなんだけどエミッタ抵抗によってその止まるか止まらないかのぐらいのmV単位で電圧制御がなされてIbを調整しているということなんでしょうか？

補足日時：2005/11/11 16:11

No.5 回答者： FOCA 回答日時： 2005/11/12 11:32

ご理解されている通り、VbeとIeは指数関数的な関係になっています。

（ちなみに対数関数的になるのはFETです。）
シリコントランジスタのVbeはだいたい0.6～0.8Vですが電流だけではなくトランジスタの構造やら温度や個体差（えっ！）でも多少変動します。これが許せないほどのデリケートな回路の場合には様々な回路テクニックがあるわけです。
が、些細な問題なので、初心者向けの本ではその辺を無視しています。
差動増幅回路、差動増幅回路の能動負荷になるミラー回路、温度補償回路付きのPPエミッタフォロア回路を勉強されるとその辺の工夫が理解できます。
では。

No.4 回答者： ASIMOV 回答日時： 2005/11/11 19:19

＞もしドカンと大きな変化が起こったときVbeが0.6を下回ることがあるのでは

実際の回路では、インピーダンス（交流抵抗）があるので、大きな変化が有ると、復帰するまでに多少の時間が掛かります
オシロスコープで見るとオーバーシュートしている様子が見えます

No.3 回答者： ASIMOV 回答日時： 2005/11/11 17:08

＞実際は帰還がかかってベースエミッタ間がオフにはならないのですよね

すません(^_^;)

＞Vbeを少しでも下げた途端に

ここに反応してしまいました

電流帰還バイアス回路の場合↓
http://www.jissen.or.jp/course/el/experiment/txt …

ベース電圧はRAとRBの分圧計算で決まります（厳密にはベース電流分がRAを流れるので、少し下がりますが、僅かなので省略）
REの電圧はベース電圧－0.6Vです（VREとする）
この時、REにはVRE/REの電流が流れる（IREとする）
IREは、コレクター電流、RLの電流とイコールである（厳密にはIREはベース電流が含まれるが僅かなので省略）
RLの電圧はRLxIRE（VRLとする）、コレクター損失（電圧）はVcc-(VRL+VRE)-0.6
この時ベース電流はIRE/hFEとなります
したがって、電源や負荷の変動に応じて自動的に調整されている訳です

この回答への補足

そうすると、Vbeの変化がきっかけで一瞬のうちに回路のあちこちでバイアスが安定するような働きが常におこなわれているということですよね。
なんか、ものすごくあたりまえのことで直感的には何の疑いもなく受け入れられるのですが、もしドカンと大きな変化が起こったときVbeが0.6を下回ることがあるのでは？と考えてしまうのです。
でも、回路としてはそうならないように常に監視しているわけですよね。

補足日時：2005/11/11 18:35

No.1 回答者： ASIMOV 回答日時： 2005/11/11 12:24

確かに、0.6V固定では有りませんが、だいたい0.6Vなので、設計上は0.6Vで問題ないということです

普通、抵抗に流れる電流は電圧に比例する訳ですが、Vbeは比例しません
これはダイオードの順方向電圧も同じ原理です

あまり良いグラフが見つからなかったんですが、一応こんな感じです↓

http://www.cc.toin.ac.jp/tech/mech/lesson/freshm …

この回答への補足

グラフをみると対数になっているようなので本来は傾きはほぼ垂直になっているということですよね。そうした場合(1)仮に0.6Vで電流が流れてはじめるとすると、いくら電圧の高い電源をつないでもダイオードの両端は0.6Vしかかからないということですか？
(2)それに並列にどれだけ負荷をつないでも電圧は0.6Vということですか？
(3)抵抗とダイオードを直列につないだとき、抵抗にかかる電圧は"電源-0.6V"で電源電圧をかえると抵抗にかかる電圧だけが変わるということですか？
(4)(3)に逆電圧を加えていったとき、(電源-0.6)=逆電圧のときダイオードはオフになるということですか？
(5)電流帰還の話にもどって、ダイオードのグラフの傾きをみると仮に0.6Vで電流が流れて通常それ以下にもそれ以上にもならない感じですが、帰還がかかってVbeを少しでも下げた途端にベースエミッタ間がオフになるきがするのですがどうなんでしょうか？

質問ばかりですみません。

補足日時：2005/11/11 15:21