ちょっと変わったマニアな作品が集結

トランジスタの静特性と動特性の違いがよくわかりません。
また、静特性と動特性との間にはどんな関係があるのですか?

「静特性」や「動特性」で調べてみても、その言葉自体が既にわかっている前提で書かれているページばかりで困っています。
よろしくお願いします。

A 回答 (2件)

静特性とはDC特性と言われるものです。


特性ですので、何かのパラメータを変数として、その結果何かの出力なりが変わると言うものです。DC特性ですので、時間軸を持たない特性になります。
例えばある任意のTrについて、IC-Vbe特性やVbeの温度特性などが良い例ですね。Icが変化したらVbeはどうなるか。温度が変化したら、Vbeはどうなるか。時間は問われていません。
逆に動特性とは過渡特性とも言えます。TrがOnからOffになるときの動作や、入力を振った場合の出力の変化など。これらはOn-Offや入力のスピードにも依存します。よって時間という概念も問われます。よって動特性と言います。
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規格表に必ず載っている 特性値又はグラフなのですが わざわざ書き分けておりません



静特性とは 縦軸にコレクタ電流 横軸にコレクタ電圧を取り 
ベース電流を固定したままコレクタ電圧の増加に対するコレクタ電流の変化グラフが代表です 他もあります つまり 直流での特性ですね hFeとかも

動特性とは 実際に信号を入れた状態時の特性です
例えば ftのコレクタ電流を変えた時の特性とかで 条件電圧、電流等によって変わりますので はっきり書いてあります
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<遮断周波数の定義>
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電力は電圧の2乗に比例するので
Vout / Vin = 1 / √2
となるので
ゲインG=20log( 1 / √2 )=-3dB
となる。

ここで、なぜ出力電力が入力電力の1/2(Vout / Vin = 1 / √2)
となるのでしょうか?
定義として見るにしてもなぜこう定義するのか
ご存じの方いらっしゃいましたら教えて下さい。

Aベストアンサー

>ここで、なぜ出力電力が入力電力の1/2(Vout / Vin = 1 / √2)
>となるのでしょうか?
>定義として見るにしてもなぜこう定義するのか

端的に言えば、
"通過するエネルギー"<"遮断されるエネルギー"
"通過するエネルギー">"遮断されるエネルギー"
が、変わる境目だからです。

>遮断周波数とはシステム応答の限界であり、それを超えると減衰する。
これは、少々誤解を招く表現です。
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LCRのカタログ値に内部損失や許容誤差がありますが、この誤差は
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3.C・Rは理想的なC・Rでは無く、CにL分、Lに抵抗分の損失に繋がる成分があります。
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Qエミッタ接地増幅回路について教えてください><

教えていただきたいことは2つあります。
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Aベストアンサー

参考URLのトランジスター(エミッタ接地)増幅回路について
Ic-Vce特性と負荷線の図を見てください。
参考URL:
ttp://www.kairo-nyumon.com/analog_load.html

(1)
バイアス電圧を調整して図4の動作点(橙色の点)をVbe特性の中心に設定してやり、その動作点を中心に入力電圧Vbeを変化させてやるとVceとIcが負荷線上で変化して動きます。入力電圧Vbeが増加すると出力電圧Vceが減少し、入力電圧Vbeが減少すると出力電圧Vceが増加します。つまり出力電圧波形の位相は入力電圧の位相が逆になります。つまり、入出力波形の位相が反転することになります。

(2)
入力電圧Vbeが大きくなったとき出力波形が歪んでしまうのは、動作点が負荷線の線形動作範囲の上限に近づくとそれ以上Vceが頭打ちになって、出力電圧波形が飽和してしまいます。言い換えればコレクタ電圧Vceは接地電圧と直流電源電圧Vccの範囲でしか変化できません。その出力電圧波形は入力電圧Vbeが負荷線上の線形増幅範囲だけです。線形増幅範囲を超えるような大振幅の入力Vbeを入力すると出力電圧の波形が飽和して波形の上下が歪んだ(潰れた)波形になります。

お分かりになりましたでしょうか?

参考URL:http://www.kairo-nyumon.com/analog_load.html

参考URLのトランジスター(エミッタ接地)増幅回路について
Ic-Vce特性と負荷線の図を見てください。
参考URL:
ttp://www.kairo-nyumon.com/analog_load.html

(1)
バイアス電圧を調整して図4の動作点(橙色の点)をVbe特性の中心に設定してやり、その動作点を中心に入力電圧Vbeを変化させてやるとVceとIcが負荷線上で変化して動きます。入力電圧Vbeが増加すると出力電圧Vceが減少し、入力電圧Vbeが減少すると出力電圧Vceが増加します。つまり出力電圧波形の位相は入力電圧の位相が逆になります。つまり、入出力波...続きを読む

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エクセルで片対数グラフを作る方法を詳しく教えてください。お願いします。

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Qエミッタ接地における出力信号の反転について

あけましておめでとうございます。
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(1)エミッタ接地回路における入力信号と出力信号の関係についてですが、ベースバイアスを加えた場合には、出力信号は入力信号に対し反転しているのですが、ベースバイアスなしの場合ではも同様に反転するのでしょうか。あくまで、出力信号が反転するのはベースバイアスを加えたときだけなのでしょうか。

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細かい事項で申し訳ございませんがヨロシクお願いいたします。

Aベストアンサー

 エミッタ接地トランジスタ回路における出力信号(電圧)は、入力信号(電圧)に対して反転します(位相が逆になります)。ベースにバイアスを与えるかどうかには関係しません。

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 エミッタに抵抗をつけ、この抵抗を介してエミッタを接地すると、エミッタの出力信号(電圧)は、入力信号(電圧)と同相になります(反転しません)。

 コレクタとエミッタの両方に抵抗をつけると、コレクタ出力電圧は反転し、エミッタ出力電圧は反転しません。

Qトランジスタのベース・エミッタ間飽和電圧とは

電子回路の本を読んでいて、トランジスタに「ベース・エミッタ間飽和電圧」という用語があるのを知りました。

以下のことを知りたいと思い検索してみましたが、なかなか良い情報にたどり着けませんでした。

1. この電圧の定義 : ベース端子とエミッタ端子の間の電圧なのか?
2. この電圧の特性 : 大きければいいのか、小さいほうがいいのか?
3. 飽和の意味: コレクタ電流が最大になった状態という意味で正しいのか?

上記に関する情報または情報源についてよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

>1. この電圧の定義 : ベース端子とエミッタ端子の間の電圧なのか?

回答>>そうです。

>2. この電圧の特性 : 大きければいいのか、小さいほうがいいのか?

回答>>どちらかと言えば小さい方が良い。

>3. 飽和の意味: コレクタ電流が最大になった状態という意味で正しいのか?

回答>>ベース・エミッタ間飽和電圧はコレクタ電流が最大になった状態とは違います。
 まず、コレクタには外部から定電流源で規定の電流、例えば100mAを流しておきます。このときベースにも規定の電流を外部から定電流源で、例えば10mAを流します。このベース電流は半導体メーカによりますが、コレクタ電流の1/10または1/20を流します。通常hFEは100くらいか、それ以上の値を持ってますのでこのベース電流は過剰な電流と言うことになります。例えばhFEが100あったとすれば、ベース電流が10mAならコレクタ電流はそのhFE倍、すなわち1000mA流せることになります。逆にコレクタ電流を100mA流すのに必要な最低のベース電流はその1/hFEでよいわけですから、1mAもあればよいわけです。
 「ベース・エミッタ間飽和電圧」の仕様はトランジスタをデジタル的に動かしてスイッチとして使う場合を想定したものです。
 例えばコレクタ負荷が抵抗で構成されてる場合にトランジスタがONしてコレクタ電流として100mA流す場合、トランジスタをしっかりONさせるためにベースにはhFEから考えてぎりぎりの1mAより多くの電流を流します。
 このように必要以上にベース電流を流すことをオーバードライブと言いますが、そのオーバードライブの度合いをオーバードライブ係数、Kov=Ic/Ib で定義します。コレクタ電流を100mA流し、ベース電流を10mA流せばオーバードライブ係数、Kovは 10になります。
 実際にトランジスタをスイッチとして使用する場合はこのオーバードライブ係数を目安にして、ベース電流を流すように設計します。その際、ベースーエミッタ間の電圧VBEが計算上必要になりますのでこのベース・エミッタ間飽和電圧を使います。例えば、NPNトランジスタをONさせてコレクタに100mA流す場合、ベースにコレクタ電流のKov分の1の電流を流すようにベースと信号源の間の抵抗値RBを計算します。信号源の「H」の電圧が2.5Vの場合、RBはベース・エミッタ間飽和電圧をVBE(sat)とすれば、

    RB=(2.5V-VBE(sat)/10mA 

のようにして求めます。

>1. この電圧の定義 : ベース端子とエミッタ端子の間の電圧なのか?

回答>>そうです。

>2. この電圧の特性 : 大きければいいのか、小さいほうがいいのか?

回答>>どちらかと言えば小さい方が良い。

>3. 飽和の意味: コレクタ電流が最大になった状態という意味で正しいのか?

回答>>ベース・エミッタ間飽和電圧はコレクタ電流が最大になった状態とは違います。
 まず、コレクタには外部から定電流源で規定の電流、例えば100mAを流しておきます。このときベースにも規定の電流を外部から定電流源で、例...続きを読む

Q周波数特性の利得の低下について

トランジスタの周波数特性についてお尋ねしたいことがあります。

周波数特性は台形のような形をしているのですが、低域周波数帯と高域周波数帯で利得が低下する原因が分かりません。
初心者でも分かるように簡単に説明してくれませんか?。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

トランジスタの増幅回路で入力や出力の結合部分にコンデンサを使うことが一般的ですがこれが原因で増幅度が小さくなる事は有ります。

つまり
信号源→コンデンサ→増幅回路入り口
と言う場合コンデンサのリアクタンスは1/ωCで計算されますがここでω=2Πfですから周波数fが下がればリアクタンスが大きくなって結合が弱まりますね。また補正のためにエミッタアース間にもコンデンサを入れる事が多いですがこれは周波数が低くなると負帰還が多くなり増幅度は下がります。

逆に周波数が非常に高くなるとベース、エミッタ、コレクタ、各電極の配線などの浮遊容量などによって増幅度を下げる方向に作用します。
殊更高くなると半導体内部の電荷の移動時間すら問題になります。

Qトランジスタの静特性 Ic-Vce特性

実験で原因がよくわからない結果が出て悩んでいます。
↓結果
http://hmw3.ee.ous.ac.jp/tran.bmp

Ic-VCE特性を測定したんですが普通ならVceがもっと低い電圧で
鋭く立ち上がると思うんですが、非常に緩やかな立ち上がりになりました。こういった特性のトランジスタが存在するんでしょうか?
それともただの故障してるだけなんでしょうか?
よろしくお願い致します

Aベストアンサー

>Vceがもっと低い電圧で鋭く立ち上がると思うんですが

電流増幅率の小さいトランジスタの場合、活性領域(Ic が Vce によらず一定となる部分)でのコレクタ電流がもともと小さいので、飽和領域(Ic が Vce に比例して増える部分)の傾斜は当然小さくなります。普通、飽和領域の抵抗(Vce/Ic)は10Ω程度ですが、このトランジスタは100Ωと大きいようです。飽和領域の幅(Vceの幅)が大きいのは、そのトランジスタが増幅できる電流の限界に近づいているからだと思います( ib が大きいほど飽和領域が広くなってくる)。以下に書きましたが、実験のコレクタ電流 Ic の範囲で、電流増幅率が Ic とともに低下しているので、特性の上限に近い部分で動作しているものと思われます。実験で使ったトランジスタの型番が分かれば正常かどうか分かると思いますが、これだけでは何とも判断しかねます。ただ、添付図(http://hmw3.ee.ous.ac.jp/tran.bmp)を見たろ、気づいた点が2つあります。

(1) Vce<1V の領域で特性が重なっている
Vc が小さい領域では電流増幅率が下がってくるので、Ic-Vce特性は原点(Ic = 0、Vce = 0) を通る直線状になりますが、緩やかに下がるので特性が重なることはないはずです。重なるというのは ib を増やしても Ic が増えない → 電流増幅率がゼロ?

(2) Vce = 10V のとき、ib を増やすほど電流増幅率が低下している
     ib = 200uA のとき Ic = 10mA → Ic/ib = 50
     ib = 400uA のとき Ic = 15mA → Ic/ib = 38
     ib = 600uA のとき Ic = 17mA → Ic/ib = 28
2SC1815などの小信号用トランジスタは、Vce が10Vと高ければ、広範囲の Ic にわたって電流増幅率が一定です。資料 [1] にある 2SC1815 の hfe-Ic 特性のように、Ic = 0.1mA~100mA まで hfe はほぼ一定です。ただ、高耐圧トランジスタは、Ic の増加と共に hfe が下がる傾向があります。資料 [2] にある 2SC3138 の hfe-Ic 特性は Ic が 15mA を超えると hfe が急減します。これは同ページの上にある Ic-Vce特性からも分かるように、上側ほど特性がつまってきています( ib を増やしてもそれに比例して Ic が増えない)。実験で使ったトランジスタがどういうものか分かりませんが、高耐圧用(Vcboが150V以上)ならばそういう傾向があるかもしれません。

[1] 2SC1815データシート(2ページ hfe-Ic特性) http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/2SC1815_ja_datasheet_071101.pdf
[2] 2SC3138データシート(3ページ hfe-Ic特性) http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/2SC3138_ja_datasheet_071101.pdf

>Vceがもっと低い電圧で鋭く立ち上がると思うんですが

電流増幅率の小さいトランジスタの場合、活性領域(Ic が Vce によらず一定となる部分)でのコレクタ電流がもともと小さいので、飽和領域(Ic が Vce に比例して増える部分)の傾斜は当然小さくなります。普通、飽和領域の抵抗(Vce/Ic)は10Ω程度ですが、このトランジスタは100Ωと大きいようです。飽和領域の幅(Vceの幅)が大きいのは、そのトランジスタが増幅できる電流の限界に近づいているからだと思います( ib が大きいほど飽和領域が広くなってく...続きを読む

Qトランジスタ 温度特性

トランジスタは何故温度が上昇したら電流が流れやすくなるのですか?
詳しくお願いします。

Aベストアンサー

簡単に説明すると、電子の活動が温度上昇に伴って活発になるからです。
下記のサイトの「動作の原理」の説明で電子が移動する速度が上昇し、キャリアとして電流が流れるのが多くなるからです。

トランジスタ
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%88%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%82%B9%E3%82%BF

Qダイオードの静特性

ダイオードの静特性の実験で順方向電圧と逆方向電圧に別々に分けて実験してるんですけどなぜそのような必要性があるのでしょう?

Aベストアンサー

電圧計と電流計を繋ぐ位置を順方向と逆方向で変えるのはなぜか?という質問ですよね。順方向ではダイオードと電圧計を並列に接続した後、これらと直列に電流計を接続し(接続A)、逆方向ではダイオードと電流計を直列に接続した後、これらと並列に電圧計を接続するわけです(接続B)。

順方向ではダイオードは抵抗が小さいので、電圧計を流れる電流は無視でき、接続Aでいいわけですが、逆方向では抵抗が電圧計の内部抵抗に比べて無視できなくなり(場合によっては大きくなり)、電圧計を流れる電流が無視できなくなるので接続Bで測るわけです。

また、順方向で接続Bで測定を行うと、ダイオードの抵抗が小さいので、電流計での電圧降下が無視できなくなり、まずいわけです。

電圧計の内部抵抗は大きく、電流計のそれは小さいことを考えると、低抵抗測定では「電流を流して電圧を測る」のが良く、高抵抗測定では「電圧をかけて電流を測る」方が良いことがわかるかと思います。

要するに、No1.の方がおっしゃるように、ダイオードは順方向と逆方向で抵抗がべらぼうに違うので、繋ぎ方を変えないといけないということです。

電圧計と電流計を繋ぐ位置を順方向と逆方向で変えるのはなぜか?という質問ですよね。順方向ではダイオードと電圧計を並列に接続した後、これらと直列に電流計を接続し(接続A)、逆方向ではダイオードと電流計を直列に接続した後、これらと並列に電圧計を接続するわけです(接続B)。

順方向ではダイオードは抵抗が小さいので、電圧計を流れる電流は無視でき、接続Aでいいわけですが、逆方向では抵抗が電圧計の内部抵抗に比べて無視できなくなり(場合によっては大きくなり)、電圧計を流れる電流が無視できな...続きを読む


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