トランジスタの基礎

トランジスタの種類

大別すると、npn型、pnp型の2種類に分けられます。

1. 矢印は電流の流れる方向

2. 矢印の先端がn型半導体

3.  B: ベース    C: コレクタ　E: エミッタ

基本的な動作はベースに電流を流すことで、コレクタｰエミッタ間にも電流が流れます。npnとpnpで電流の向きは逆向きになります。

トランジスタの中の動作

npn型トランジスタを例に説明していきます。まずはベース電流を流さないとき。

C-B間に逆方向電圧が印可されるため、C-B間に空乏層が生じます。このため、コレクタからエミッタへの電子の移動がなく、電流は流れないことになります。

空乏層については「半導体って何？」をご覧ください。

ベース電流を流すと、

B-E間に順方向電圧が印可され、EからBへ向かって電子の移動が始まります。更にベース電流増やしていくと、エミッタからの電子の移動が勢いを増し、薄いベース層を突き抜けてコレクタ領域まで電子が移動します。この結果、コレクタからエミッタに向かって電流が流れることになります。コレクタ電流 ICはベース電流 IBに比べてより大きな電流を流すことができ、これを増幅といいます。

ここで、IBとICの比を直電流増幅率hFEといい、hFE = IC / IB   で表します。

トランジスタの使い方

トランジスタを破壊しないために絶対最大定格は必ず守る。一般的に絶対最大定格は、この値を超えて使用すると、デバイスが破壊する可能性があるという値です。（トランジスタに限りません。）

1）コレクタ・ベース間電圧（VCBO）　コレクタｰベース間に電圧を加えていくと、トランジスタが壊れるほどのなだれ現状を生じ、Icが急に流れ出す。このときの電圧をVCBOという。使用する電源電圧の2倍以上を目安としてトランジスタを選定する。

2）コレクタ・エミッタ間電圧（VCEO)　コレクタｰエミッタ間の耐圧を表し、VCBOと等しいかそれ以下が一般的。

3） エミッタ・ベース間電圧（VEBO）エミッタ-ベース間電圧をpn接合ダイオードと考えると、ダイオードの逆耐電圧に相当し、エミッタ-ベース間に耐圧を表す。

4） コレクタ電流（IC） コレクタで流すことのできる直流の最大電流、または交流電流の交流値。使用電流の2倍以上を目安としてトランジスタを選定する。

5）許容損失（PD） コレクタ損失（PC)の許容値。コレクタ・エミッタ間で消費される電力で、コレクタ電流ICとコレクタ・エミッタ間電圧（VCE）との積、つまりPC=IC･VCEをコレクタ損失という。コレクタ損失は、コレクタ接合部において熱となるので、トランジスタ内部の温度上昇の原因となる。PDが定格以下でもICとVCEの最大定格を超えてはならない。

6) ジャンクション温度（Tj）ダイとの接合温度の最大値。

5)、6)については小信号用トランジスタであまり、問題になることはありませんが、パワートランジスタを使用する際には注意が必要です。スペックギリギリで使用するのではなく20％程度マージンを持ったトランジスタを選定しましょう。

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