Basic-electronics-transistors
ベーシックエレクトロニクス-トランジスタ
単一のPN接合であるダイオードの動作について十分な知識を得た後、2つのPN接合を接続して Transistor と呼ばれる新しいコンポーネントを作成してみましょう。 *トランジスタ*は、電流または電圧の流れを調整し、信号のスイッチまたはゲートとして機能する3端子半導体デバイスです。
トランジスタが必要な理由
必要な信号を取得するFMレシーバーがあるとします。 受信した信号は、旅行中に直面する妨害のために明らかに弱いでしょう。 この信号がそのまま読み取られた場合、公正な出力を取得できません。 したがって、信号を増幅する必要があります。 *増幅*は、信号強度を増加させることを意味します。
これは単なるインスタンスです。 信号強度を上げる必要がある場合は、どこでも増幅が必要です。 これはトランジスタによって行われます。 トランジスタは、利用可能なオプションから選択するための*スイッチ*としても機能します。 また、信号の入力*電流と電圧*を*調整*します。
トランジスタの構造の詳細
トランジスタは、2つのダイオードを背中合わせに接続することにより形成される3端子ソリッドステートデバイスです。 したがって、* 2つのPNジャンクション*があります。 3つの半導体材料から3つの端子が引き出されます。 このタイプの接続には、2種類のトランジスタがあります。 それらは PNP と NPN であり、これは2つのPtype間のNタイプ材料を意味し、もう1つは2つのNタイプ間のPタイプ材料です。
トランジスタの構造は、上記の考え方を説明する次の図に示すとおりです。
トランジスタから引き出された3つの端子は、エミッタ、ベース、コレクタの端子を示しています。 以下に説明する機能を備えています。
エミッタ
- 上記の構造の左側は、*エミッタ*として理解できます。
- これは*中程度のサイズ*であり、*主要な機能が*多数*キャリアを*供給する*ため、*重くドープ*されています。 電子または正孔。
- これは電子を放出するため、エミッターと呼ばれます。
- これは、単に文字 E で示されます。
Base
- 上の図の中央の素材は*ベース*です。
- これは thin および lightlydoped です。
- その主な機能は、エミッターからコレクターに多数キャリアを「渡す」ことです。
- これは、文字 B で示されます。
コレクタ
- 上の図の右側の資料は、「コレクター」として理解できます。
- その名前は、キャリアを収集する*機能を意味します。 *これは、エミッタとベースよりもサイズが少し大きくなります。 適度にドープされています*。
- これは、文字 C で示されます。
PNPおよびNPNトランジスタの記号は以下のとおりです。
上の図の「矢印」は、トランジスタの「エミッタ」を示しています。 トランジスタのコレクタはより大きな電力を消費する必要があるため、大きくします。 エミッターとコレクターの特定の機能により、それらは*互換性がありません*。 したがって、トランジスタを使用している間は、端子を常に念頭に置いてください。
実用的なトランジスタでは、識別のためにエミッタリードの近くにノッチがあります。 PNPトランジスタとNPNトランジスタは、マルチメーターを使用して区別できます。 次の図は、実際のさまざまなトランジスタがどのように見えるかを示しています。
これまで、トランジスタの構造の詳細について説明しましたが、トランジスタの動作を理解するには、最初にバイアスについて知る必要があります。
トランジスタバイアス
トランジスタは2つのダイオードの組み合わせであることがわかっているため、ここには2つの接合部があります。 1つのジャンクションはエミッタとベースの間にあるため、*エミッタ-ベースジャンクション*と呼ばれ、同様にもう1つのジャンクションは*コレクタ-ベースジャンクション*です。
- バイアス*は、電源を供給することで回路の動作を制御しています。 両方のPN接合の機能は、DC電源を介して回路にバイアスを供給することにより制御されます。 下の図は、トランジスタがどのようにバイアスされるかを示しています。
上の図を見ると、
- N型材料には負の電源が供給され、P型材料には正の電源が供給されて、回路が*順方向バイアス*になります。
- N型材料には正の電源が供給され、P型材料には負の電源が供給されて、回路が*逆バイアス*になります。
電力を印加することにより、エミッタ抵抗が非常に小さいため、エミッタベースジャンクション*は常に*順方向にバイアスされます。 *コレクタベースジャンクション*は*逆バイアス*であり、抵抗は少し高くなっています。 エミッタ接合では小さな順方向バイアスで十分ですが、コレクタ接合では高い逆バイアスを適用する必要があります。
上記の回路に示されている電流の方向は、*従来の電流*とも呼ばれ、*電子電流*とは反対の正孔電流の動きです。
操作PNPトランジスタ
PNPトランジスタの動作は、エミッターベース接合が順方向にバイアスされ、コレクターベース接合が逆方向にバイアスされている次の図を参照することで説明できます。
電圧* V〜EE〜は、P型材料の穴をはじくエミッターに正の電位を与え、これらの穴はエミッターベース接合を通過してベース領域に到達します。 非常に低い割合のホールがN領域の自由電子と再結合します。 これにより、ベース電流 I〜B〜を構成する非常に低い電流が得られます。 残りのホールはコレクター-ベース接合部を横切り、ホール電流であるコレクター電流 I〜C〜*を構成します。
穴がコレクター端子に達すると、バッテリーのマイナス端子からの電子がコレクターの空間を満たします。 この流れはゆっくりと増加し、電子の少数電流がエミッターを流れます。ここで、* V〜EE〜の正の端子に入る各電子は、エミッター接合に向かって移動することにより、ホールに置き換えられます。 これはエミッタ電流 I〜E〜*を構成します。
したがって、我々はそれを理解することができます-
- PNPトランジスタの伝導は、穴を通して行われます。
- コレクタ電流はエミッタ電流よりわずかに小さくなります。
- エミッタ電流の増減は、コレクタ電流に影響します。
動作NPNトランジスタ
NPNトランジスタの動作は、エミッターベース接合が順方向にバイアスされ、コレクターベース接合が逆方向にバイアスされている次の図を参照することで説明できます。
電圧* V〜EE〜は、N型材料の電子をはじくエミッターに負の電位を与え、これらの電子はエミッターベース接合を通過してベース領域に到達します。 電子の非常に低い割合が、P領域の自由正孔と再結合します。 これにより、ベース電流 I〜B〜を構成する非常に低い電流が得られます。 残りの穴はコレクターとベースの接合部を横切り、コレクター電流 I〜C〜*を構成します。
電子がコレクター端子から出てバッテリーの正端子に入ると、バッテリーの負端子* V〜EE〜*からの電子がエミッター領域に入ります。 この流れはゆっくりと増加し、電子電流がトランジスタを流れます。
したがって、我々はそれを理解することができます-
- NPNトランジスタの伝導は、電子を介して行われます。
- コレクタ電流はエミッタ電流よりも高くなっています。
- エミッタ電流の増減は、コレクタ電流に影響します。
利点
などのトランジスタの多くの利点があります-
- 高電圧ゲイン。
- より低い供給電圧で十分です。
- 低電力アプリケーションに最適です。
- 重量が小さくて軽い。
- 真空管よりも機械的に強い。
- 真空管のような外部加熱は不要です。
- 抵抗器やダイオードと統合してICを製造するのに非常に適しています。
消費電力が低いため、高電力アプリケーションには使用できないなどの欠点はほとんどありません。 入力インピーダンスが低く、温度に依存します。
