トランジスターの基本的なエミッタ接地回路とベース回路の動作原理について何でもいいので教えてください。基本的なベース接地回路ではどうして、ベースコレクター間に電圧をかけなくてもエミッタ電流をかければコレクタ電流が流れるのですか。

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A 回答 (2件)

myeyesonly さんの言われるように,


通常のベース接地ではベース~コレクタ間にも電圧をかけます.

もしかしたら,Riten さんの質問は,
【コレクタ電流】対【ベース~コレクタ間電圧】のグラフを見て
ベース~コレクタ間の電圧をゼロにしてもコレクタ電流が流れる
(ゼロでない)理由ということですか?

┌─┤n|p|n├─┐
│E  B│   C│
│    │    │
└─V──┴────┘

npnトランジスタでベース(B)とエミッタ(E)間に電圧Vをかけた
模式図が上の図です(固定幅フォントで見てください).
トランジスタの代わりに抵抗だったら,
B経由の電流とC経由の電流があって,
それらの和がE電流になりますよね.
なぜなら,単に並列になっているだけだから.
半導体のpn接合といえども,電位差があれば電流は流れます.
もちろん,方向によって流れやすかったり流れにくかったりはあります.
だから,コレクタ電流をゼロにするには,
ベース~コレクタ間に逆電圧をかけなければいけません.
【コレクタ電流】対【ベース~コレクタ間電圧】のグラフはそうなっています.

特性の解釈については,myeysonly さんの書かれているとおりです.
完全な理解には,量子力学を勉強した上で,半導体のバンド理論,
ドーピングに対する準位の問題,
電荷分布とポアソン方程式の検討,
などが必要です.
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この回答へのお礼

siegmundさんのおっしゃる通りコレクタ電流とベースコレクタ電圧のグラフを見てベースコレクタ電圧が0[V]のときにコレクタ電流が0にならなかったので質問したように考えてしまっていました。どうもありがとうございました。

お礼日時:2001/01/16 11:21

NPN構造の場合(2SC,2SDタイプのトランジスタ)について説明します。

PNPの場合(2SA,2SBタイプのトランジスタ)は極性が逆になるだけなので読み替えてください。

エミッタ接地では、エミッタから見てコレクターにプラスの電圧をかけます。この時、コレクター~ベース間が逆方向になるので、コレクタ電流は流れません。
この状態でベースから、エミッタ方向へ電流を流す(ベースにエミッタから見てプラスの電圧を加える)とベースにあるPキャリアがベース電流を流すのに使われて、ベース(逆方向)阻止帯に穴があいた格好になり、コレクター~エミッタ間にベース電流に比例した電流が流れます。

ベース接地についてですが、何か勘違いをされているようです。
ベース接地では、ベース~エミッタ間に順方向(エミッターがマイナス)、ベース~コレクター間にも順方向(コレクターがマイナス)電圧をかけます。

で、ベース、コレクターとも順方向に接続されるので、ベースキャリアはエミッタ電流とコレクター電流で使われ、エミッタ電流が増えるとベースキャリアが消費されるので、コレクタ電流は減ります。したがって、電流の位相は、エミッタ接地が同相であるのに、ベース接地では逆相になります。
しかし、出力は電圧位相で取り出すので、負荷抵抗をつないでコレクタ電圧を取り出した場合は、エミッタ接地で逆相、ベース接地で同相となります。
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この回答へのお礼

ありがとうございました。ベースコレクタ間の電圧を0にする事じたいないんですね。

お礼日時:2001/01/16 11:15

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#2です。
ご質問のポイントが理解できましたので、再度回答します。
超小型のCPU、I/O 一体型のPLCですと出力ユニットに外部電源の接続を必要としないものが多いと思いますが、ビルディングブロック式のI/Oユニットの場合は外部電源の接続を必要とするのが普通です。

外部電源はトランジスタシンク出力の場合だけでなくリレー出力でも接続を必要とするタイプもあります。
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1.
>> i = Im・sin(w・t) で計算すると、
>> コイルの場合、Kl = L・Im・w / Vcc とした時
>> Vce = Vcc{1 + Kl・cos(w・t)}
>> で Kl = 1 とした場合、Vce は 0~2Vccとなる事が確認できました。

 その通りですね。インダクタンスのインピーダンス ωL は周波数で大きくも小さくもできるので、周波数をうまく合わせれば Kl = 1 とすることができる、そのとき、ちょうど 2倍になる、ということですね。100%OKです。



2.
>> 一方、抵抗の場合、Kr = R・Im / Vcc とすると
>> Vce = Vcc{1 - Kr・sin(w・t)} で
>> Kr = 1 とした場合
>> もVce は 0~2Vccとなるのですが。でも実際にはこんな事はありません。

 なかなか良い追い方です。
抵抗負荷の場合、コレクタが吸い込む電流について、あと少し鮮明なイメージを持ちさえすれば自力で理解に至ると思います。その話を。
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 言葉を式っぽく書くと

 Vce = (最大値×サインやコサインの式)+(中心がOVからどれだけ上がってるか)

ですよね。最大値は Vcc/2、中心の位置は Vcc/2、これを入れると

 Vce = (Vcc/2)sin(ωt)+(Vcc/2)  と書けます。
VCCをくくり出すと、
   = Vcc{(2/1)+(1/2)sin(ωt)} …(1)
なんと、
>> Vcc{1-Kr・sin(w・t)} …(2)
の式と違いますね。
しかし、(1)式は、あなたが図を書いてなっとくしたものを素直に記号化しただけですよね、考え方に自信があれば、こっちの式が正しいのでは…
 
 

 
 
1.
>> i = Im・sin(w・t) で計算すると、
>> コイルの場合、Kl = L・Im・w / Vcc とした時
>> Vce = Vcc{1 + Kl・cos(w・t)}
>> で Kl = 1 とした場合、Vce は 0~2Vccとなる事が確認できました。

 その通りですね。インダクタンスのインピーダンス ωL は周波数で大きくも小さくもできるので、周波数をうまく合わせれば Kl = 1 とすることができる、そのとき、ちょうど 2倍になる、ということですね。100%OKです。



2.
>> 一方、抵抗の場合、Kr = R・Im / Vcc とすると
>> Vce ...続きを読む


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