第１０回　トランジスタの動作点

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センサ道場第１０回の登場です。
ますます分りやすく、簡単な説明であなたをセンサの世界へお誘いします。
今回はトランジスタの動作点についてさらに学んでいきましょう！

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トランジスタの動作点

前回のセンサ道場第９回「トランジスタの実際の回路」では実際の回路中でトランジスタはどのように使われるか、回路図を用いて学びました。
しかし実際の回路では、抵抗の値やかける電圧はどのように決められるのでしょうか。
今回はトランジスタの動作点について学んでいきましょう。

　

左図の回路のトランジスタよりも右側の赤く囲まれた箇所に注目して下さい。 コレクタ-エミッタ間にかかる電圧をVCEと表すことにします。 RCにかかる電圧をVRC、REにかかる電圧をVREとすると、 　VC = VRC + VCE + VRE となります。 ここで、この回路を流れる電流をICとすると、 　　VRC = IC * RC 　　VRE = IC * RE となることはオームの法則から分ります。	回路１
それでは、この電流ＩCの値が０になったらトランジスタのコレクタ-エミッタ間にかかる電圧VCEはどうなるでしょう？ VRC、VREがそれぞれ０になってしまうので、トランジスタのコレクタ-エミッタ間に電池電圧全てがかかり、 　VCE = VC となるはずです。 　 次に、今度はVCEにかかる電圧が０になったときのことを考えてみましょう。すると、 　VC = VRC + VRE となるため、コレクタ電流ＩＣは、電池の電圧ＶＣと抵抗ＲＥ，ＲＣのみよって決まり 　IC = VC/(RC + RE) となることが分かります。

　

つまり、この回路においては下のグラフでの「ＲＣとＲＥの言い分」という直線のグラフ上でトランジスタ動作点が決まるということが分ります。 しかし、実際はトランジスタは電圧と電流が比例しない非線形素子でしたね。（→第２回「非線形素子の扱い方」参照） とすると、トランジスタはオームの法則に従わないということになります。 ここで、トランジスタの動作点を決めるには、抵抗RC、REの言い分とトランジスタの言い分、それぞれを聞いてやらなくてはなりません。 つまり、第２回「非線形素子の扱い方」と同様に、下図のＱ点のように、トランジスタの言い分と抵抗の言い分のどちらも満たす点において、このトランジスタ回路は作動することになります。

実際には、まずＱ点を先に決定し、所望するＩＢが流れるようににRBの値を決めてやることになります。 また、第９回「トランジスタの実際の回路」で学んだように、トランジスタ回路で使う電池を１つにするため、ＲＢは実際はRB1とRB2の２つの抵抗に分けられているのでしたね。 つまり、トランジスタの動作点の設計をする際は 　Ｑ　→　ＩＢ　→　RB（つまりRB1とRB2） の順番で値を決めていくことになります。

　

どうでしたか？　分りましたか？ 次第にややこしくなってきたようです。 次回もまだまだトランジスタについての講義が続きます。

　

　「センサ道場」はこれからもどんどん続きます！ご期待ください！！

　

　

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