2007年06月05日

4.1 トランジスタと増幅作用

zu4-1-1.gifPNP型トランジスタ
 半導体を3層重ねてPNPの順序にするとき、間のN層を非常に薄く作っておくと面白い動作をします。即ち、下から順にエミッタ、ベース、コレクタと呼べば、図のように電圧を印加した場合、VBEに関してエミッタ~ベース間は順方向、VCEに関してベース~コレクタ間は逆方向の状態にあります。従って、VBEによってベースには電流が流れるのですが、普通に考えれば逆方向の部分を含むコレクタ側には流れないように思えます。しかし、実際はベース電流 (赤) によってN層の空乏層 (バリア) が弱くなるため、電圧が高く「通路」が広いコレクタの方向に通電 (青) するようになります。
 この傾向はベースの厚さが薄いほど強く、ベース電流に対するコレクタ電流の倍率「電流増幅率」が大きくなります。「増幅」と呼ばれるとおり、トランジスタではこの動作を利用して増幅器を設計しています。電流増幅率は昔 β と呼ばれましたが、現在は hFE と呼ぶようになっています。


2007年06月14日

4.2 NPN型トランジスタ

zu4-2-1.gifPNP型との対比
 PNP型トランジスタのNとPを入れ替えたサンドイッチ構造 (NPN型) でも、同様に増幅作用が得られます。ただし、この場合、プラスとマイナスの関係がPNP型に対して逆になる点に注意が必要です。

 NPN型トランジスタは、エミッタをグランドに接続すると、入力端子となるベース、出力端子となるコレクタにはそれぞれプラスの電圧を印加する設計ができるので、回路設計時の極性の扱いが非常にわかりやすくなります。

 PNP型トランジスタは、極性が逆なため、頭の中でプラス・マイナスをひっくり返して考える必要がありますが、NPN型トランジスタと組み合わせると、一種類の極性だけのときに比べて回路設計のバラエティが大きく増えます。



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