Amplifiers-transistor-regions-operation

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トランジスタ動作領域

トランジスタの動作用にDC電源が用意されています。 このDC電源はトランジスタの2つのPN接合に与えられ、これらのエミッタおよびコレクタ接合の多数キャリアの動作に影響を与えます。

ジャンクションは、要件に基づいて順方向および逆方向にバイアスされます。 *順方向バイアス*は、正の電圧がp型に印加され、負の電圧がn型材料に印加される状態です。 *逆バイアス*は、正の電圧がn型に印加され、負の電圧がp型材料に印加される状態です。

トランジスタバイアス

適切な外部DC電圧の供給は「バイアス」と呼ばれます。 順方向または逆方向のバイアスは、トランジスタのエミッタおよびコレクタ接合に対して行われます。

これらのバイアス方法により、トランジスタ回路は、アクティブ領域、飽和領域、カットオフ領域逆アクティブ領域(ほとんど使用されません)などの4種類の領域で動作します。 これは、次の表を見ると理解できます。

Emitter Junction Collector Junction Region of Operation
Forward biased Forward biased Saturation region
Forward biased Reverse biased Active region
Reverse biased Forward biased Inverse active region
Reverse biased Reverse biased Cut off region

これらの領域の中で、アクティブ領域のちょうど逆である逆アクティブ領域は、どのアプリケーションにも適していないため、使用されません。

アクティブリージョン

これは、トランジスタが多くの用途を持つ領域です。 これは「線形領域」とも呼ばれます。 この領域にあるトランジスタは、*アンプ*としてより良く機能します。

次の回路図は、アクティブ領域で動作するトランジスタを示しています。

アクティブ領域

この領域は、飽和とカットオフの間にあります。 エミッタ接合が順方向にバイアスされ、コレクタ接合が逆方向にバイアスされると、トランジスタはアクティブ領域で動作します。

アクティブ状態では、コレクタ電流はベース電流のβ倍です。

I_C = \ beta I_B

ここで、I〜C〜=コレクタ電流、β=電流増幅率、I〜B〜=ベース電流。

飽和領域

これは、トランジスタが閉じたスイッチとして動作する傾向がある領域です。 トランジスタには、コレクタとエミッタが短絡するという効果があります。 この動作モードでは、コレクタ電流とエミッタ電流が最大になります。

次の図は、飽和領域で動作するトランジスタを示しています。

飽和領域

エミッタとコレクタの両方の接合部が順方向にバイアスされると、トランジスタは飽和領域で動作します。

飽和モードでは、

\ beta <\ frac \ {I_C} \ {I_B}

飽和領域と同様に、トランジスタは閉じたスイッチとして動作する傾向があり、

I_C = I_E

ここで、I〜C〜=コレクタ電流およびI〜E〜=エミッタ電流。

カットオフ領域

これは、トランジスタが開いたスイッチとして動作する傾向がある領域です。 トランジスタには、コレクタとベースが開くという効果があります。 この動作モードでは、コレクタ、エミッタ、ベースの電流はすべてゼロです。

下の図は、カットオフ領域で動作するトランジスタを示しています。

カットオフ領域

エミッタとコレクタの両方の接合部に逆バイアスがかかっている場合、トランジスタはカットオフ領域で動作します。

カットオフ領域のように、コレクタ電流、エミッタ電流、ベース電流はゼロです。

I_C = I_E = I_B = 0

ここで、I〜C〜=コレクタ電流、I〜E〜=エミッタ電流、およびI〜B〜=ベース電流。