トランジスタの基礎知識と動作原理

共通の特徴は3つの電極を備えていることであり、これが「」の略語の由来となっています。トランジスタ一般的に言えば、内部は トランジスタ P型半導体とN型半導体からなる3層構造で、階層順にNPN型とPNP型に分けられます。
上記の 3 層構造は、 トランジスタ。中央の薄い層はベース領域で、他の 2 つの層は両方とも N 型または P 型です。このうち、比較的サイズが小さく、比較的多数キャリア濃度が高い層がエミッタ領域であり、他の層がコレクタ領域である。この内部構造上の特徴は、 トランジスタ の内部状態です。 トランジスタ 増幅できるようになります。
3 つの領域のそれぞれは、ベース (b)、エミッタ (e)、およびコレクタ (c) である 3 つの電極につながります。
図bに示すように、3層構造ではエミッタ接合とコレクタ接合と呼ばれる2つのPN接合を形成できます。の矢印の方向は、 トランジスタ 記号はエミッタ接合の方向を示します。
内部構造には一方向導電性の PN 接合が 2 つあります。 トランジスタもちろんスイッチング素子として使用できますが、同時に、 トランジスタ 増幅要素でもあります。その登場がエレクトロニクス技術の急速な発展を促します。

2. 電流増幅効果は、 トランジスタ
回路が増幅の外部条件を満たすように、DC 電圧源 Vcc は Vbb より大きくなければなりません。つまり、エミッタ接合が順バイアスされ、コレクタが逆バイアスされます。調整可能な抵抗 Rb、ベース電流 IB、コレクタ電流 Ic、およびエミッタ電流 IE を変更すると、すべて変化し、測定結果から次の結論を導き出すことができます。
(1) IE = IB + IC (キルヒホッフの電流定理による)
(2) IC ≒ IB ×? (? は電流増幅率と呼ばれ、これはデバイスの電流増幅能力を特徴付けることができます。 トランジスタ)
(3) △IC ≈ △ IB ×?
上記からわかることは、 トランジスタ 電流増幅機能を備えたアナログデバイスです。

3. 増幅原理 トランジスタ
以下はNPNを使用します トランジスタ 内部キャリアの移動法則と電流増幅原理を説明するための例として、
1. エミッタ領域からベース領域への電子の拡散: エミッタ接合は順方向バイアスになっているため、エミッタ領域のキャリア (自由電子) の大部分はベース領域へ拡散し続け、電源から電子を継続的に補充します。供給し、エミッタ電流IEを形成します。
2. ベース領域での電子の拡散と再結合: ベース領域は非常に薄いため、多数キャリア (正孔) 濃度が非常に低く、エミッタから拡散した電子のごく一部のみがベース領域の正孔と再結合します。ベース電流 IB は比較的小さく、残っている電子の大部分はコレクタ接合の端まで拡散する可能性があります。
3. コレクタ領域はエミッタ領域から拡散した電子を収集します。コレクタ接合の逆バイアスにより、エミッタ領域からベース領域に拡散してコレクタ領域の端に到達した電子がコレクタ領域に引き込まれる可能性があります。これにより、より大きなコレクタ電流 IC が形成されます。

4. 入出力特性 トランジスタ
の入力特性は、 トランジスタ コレクタ・エミッタ間電圧 UCE が一定の場合のベース電流 IB とベース・エミッタ間電圧 UBE の関係曲線を指します。
シリコンチューブの場合、UCE が 1V を超えると、コレクタ接合が十分な逆バイアスに達し、エミッタ領域からベース領域に拡散した電子の大部分がコレクタ領域に引き込まれます。このとき、UCEを増加させても、UBEが変化しない限り（発光領域からベース領域へ放出される電子の数が一定である限り）、IBは基本的に変化しない。つまり、UCE が 1V を超えると、入力特性曲線は基本的に一致します。
図からわかるように、ダイオードの電圧-電流特性と同様に、 トランジスタ デッドゾーンもあります。 UBE がデッドゾーン電圧より大きい場合にのみ、ベース電流 IB は トランジスタ 現れる。通常、シリコン管の不感帯電圧は約0.5V、ゲルマニウム管の不感帯電圧は約0.1Vです。通常の動作条件下では、NPN シリコン管のエミッタ接合電圧 UBE は 0.6 ～ 0.7V、PNP ゲルマニウム管のエミッタ接合電圧 UBE は -0.2 ～ -0.3V です。
の出力特性は、 トランジスタ は、ベース電流 IB が一定の場合のコレクタ電流 IC とコレクタ・エミッタ間電圧 UCE の関係曲線を指します。異なる IB では異なる曲線が得られるため、 トランジスタ 曲線の集合です。通常、出力特性曲線は 3 つの作業領域に分割されます。
1. 拡大領域：出力特性曲線のほぼ水平部分が拡大領域です。増幅領域 IC = IB ×? では、電流増幅係数は IB が異なってもほぼ等しいため、増幅領域は線形領域とも呼ばれます。のために トランジスタ 増幅領域で動作するには、エミッタ接合が順バイアス、コレクタ接合が逆バイアスである必要があります。シリコンチューブの場合は UBE>0、UBC<0 となるようにしてください。
2. カットオフ領域: IB = 0 の曲線より下の領域をカットオフ領域と呼びます。実際、NPN シリコンチューブの場合、UBE<0.5V になると遮断が始まりますが、 トランジスタ 確実に遮断するため、UBE≤0V がよく使用されます。このとき、エミッタ接合、コレクタ接合ともに逆バイアスになります。
3. 飽和領域：出力特性曲線の急峻な部分が飽和領域です。このとき、IBの変化はICにはほとんど影響を与えず、?増幅領域の は飽和領域には適用されなくなります。飽和領域では、UCE