トランジスタ負荷線解析

ここまで、トランジスタのさまざまな動作領域について説明してきました。しかし、これらすべての領域の中で、トランジスタはアクティブ領域で良好に動作するため、*線形領域*とも呼ばれています。トランジスタの出力は、コレクタ電流とコレクタ電圧です。

出力特性

トランジスタの出力特性を考慮すると、曲線は異なる入力値に対して以下のようになります。

上記の図では、ベース電流* I〜B〜の異なる値について、コレクタ電流 I〜C〜とコレクタ電圧 V〜CE〜*の間に出力特性が描かれています。ここでは、異なる入力値に対してこれらを考慮して、異なる出力曲線を取得します。

最大可能コレクタ電流の値が考慮されると、そのポイントはY軸上に存在します。これは*飽和ポイント*にすぎません。同様に、最大可能コレクターエミッター電圧の値を考慮すると、そのポイントはX軸上に存在します。これは*カットオフポイント*です。

これらの2つの点を結ぶ線が描かれている場合、そのような線は Load line と呼ばれます。これは、ロード時の出力を表すために呼び出されます。この線は、出力特性曲線上に描かれると、*動作点*と呼ばれる点で接触します。

この動作点は、静止点*または単に Q点*とも呼ばれます。このような交差点は多数存在する可能性がありますが、AC信号の振幅に関係なく、トランジスタがアクティブ領域に留まるようにQポイントが選択されます。これは、次の図からよりよく理解できます。

Qポイントを取得するには、負荷線を引く必要があります。トランジスタは、アクティブ領域にあり、Qポイントで動作するように作られている場合、優れたアンプとして機能し、忠実な増幅が達成されます。

忠実な増幅*は、信号強度を上げることにより入力信号の完全な部分を取得するプロセスです。これは、AC信号が入力に加えられたときに行われます。これについては、AMPLIFIERSチュートリアルで説明しています。

トランジスタにバイアスが与えられ、入力に信号が印加されていない場合、そのような状態で描かれた負荷線は、 DC 状態として理解できます。ここでは、信号が存在しないため、増幅はありません。回路は次のようになります。

任意の時点でのコレクタエミッタ電圧の値は

V _ \ {CE} \：= \：V _ \ {CC} \：-\：I _ \ {C} R _ \ {C}

V〜CC〜とR〜C〜は固定値であるため、上記は1次方程式であり、したがって出力特性上の直線になります。この行は* D.Cと呼ばれます。ロードライン*。下の図は、DC負荷ラインを示しています。

荷重線を取得するには、直線の2つの終点を決定します。これらの2つのポイントをAとBとします。

コレクタエミッタ電圧V〜CE〜= 0の場合、コレクタ電流は最大で、V〜CC〜/R〜C〜に等しくなります。これにより、V〜CE〜の最大値が得られます。これは

V _ \ {CE} \：= \：V _ \ {CC} \：-\：I _ \ {C} R _ \ {C}

0 \：= \：V _ \ {CC} \：-\：I _ \ {C} R _ \ {C}

I _ \ {C} \：= \：\ frac \ {V _ \ {CC}} \ {R _ \ {C}}

これにより、上図に示すコレクター電流軸上のポイントA（OA = V〜CC〜/R〜C〜）が得られます。

コレクタ電流IC = 0の場合、コレクタエミッタ電圧は最大になり、VCCに等しくなります。これにより、ICの最大値が得られます。これは

V _ \ {CE} \：= \：V _ \ {CC} \：-\：I _ \ {C} R _ \ {C}

= \：V _ \ {CC}

（I〜C〜= 0として）

これによりポイントBが得られます。これは、上の図に示されているコレクターエミッター電圧軸上の（OB = V〜CC〜）を意味します。

したがって、飽和点とカットオフ点の両方を決定し、負荷線が直線であることを学びました。したがって、DC負荷線を引くことができます。

この動作点の重要性は、AC信号が入力に与えられたときにさらに理解されます。これについては、AMPLIFIERSチュートリアルで説明します。