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トランジスタの飽和状態とはベースの信号(電流)によって要求される電力をC-E間電源の供給(負荷によって必要な電流を流す電圧)の限界を超えたような状態だと思っていますが・・。この飽和状態というのは何か非常に特別な状態なのでしょうか?
どうも理解があいまいなのでよろしくお願いします。

A 回答 (2件)

>この飽和状態というのは何か非常に特別な状態なのでしょうか?



動作特性直線上の最大コレクタ電流がわかります。

Fig2 Vce-Ic特性を見てください。
(長いアドレスなので見られないかもしれません。うまく見えなかったら再質問してください)
http://www.geocities.jp/a_story_of_circuits/html …

この図の下に、「赤丸のところが飽和領域です」と解説があります。

ここには5本のカーブ(ベース電流)が引かれていますが、例えば上から2番目のカーブの左側肩のところを一応、[0.2V,1.75mA]とします。
(電流値があまりにも小さいですが、ここではトランンジスタの動作について説明するので、一応読み取ったままにしておきます)

もし、電源電圧が[4V]なら、振幅は4V,0mAから、0.2V1.75mAにとることで、最大の出力が得られます。
すなわち、負荷抵抗RLは、
 RL=(4.0-0.2)V/(1.75-0)mA=2.17kΩ
を選んだとき最大出力が得られます。
動作基点はこの線上のほぼ中央、およそ[2V,0.9mA]に選びます。
つまり、トランジスタは入力ベース電流が振れるに従い、コレクタ電流は1.75mAから0mAの間を振れます。

ここで、このグラフを見ればおわかりかと思うのですが、左側肩のところは、「ジワーッと増幅率が落ちて」行きます。
これに対して、電流が0mAになるとき(コレクタ最大電圧時)は、一瞬にして「頭打ち」になります。
コレクタ電圧波形をオシロで見ていると、エミッタ接地では、上側はプツンと切れたように(いわゆるクリップ)なるのに対して、下側波形は山が潰れた形(いわゆる飽和の波形)になることが観測されます。

では、最大電流を2番目のカーブの飽和点に置くのでなく、1番上の飽和点に置けないでしょうか?
これは・・・
 1.その動作直線を採用することで、トランジスタの損失電力(W)が最大定格を超えることにならないか?
 2.その最大電流付近でも、そのトランジスタの増幅率(hFE)は直線性を保っているか?
によって決まります。
この2条件が満足されれば、更に小さい負荷直線上で動作させることが可能で、出力は更に大きくとることができます。

最後に、上記説明はトランジスタとその負荷抵抗だけについて解説(設計)しました。(いわゆる直流負荷)
実際には、この後にカップリングコンデンサを介し、実際の負荷が加わってきます。(交流負荷)
交流負荷が加わった結果、負荷線はより立ってきます。(負荷抵抗小)このときの最適動作基点は、オシロを見ながらカットアンドトライで決めます。

参考URL:http://www.geocities.jp/a_story_of_circuits/html …
「トランジスタの飽和状態とは」の回答画像2
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この回答へのお礼

細かく考えると難しいですね。おそくなりましたが回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/06/07 21:44

トランジスタの動作原理は、タンクの出口に柵を設け、その柵を上下させることで、流れ出る水の量を調整することに似ています。


飽和状態とは、これ以上柵を下げても、流れ出る水の量は変わらないよ、という状態です。
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この回答へのお礼

なるほど。そう考えるとわかりやすいですね。遅くなりましたが回答ありがとうございます。

お礼日時:2009/06/07 21:43

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