連関資料 :: トランジスタ
資料:7件
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ダイオード・トランジスタの静特性
- 目的 ｐｎ接合ダイオード、トランジスタ（バイポーラ、ＦＥＴ）の静特性を測定し、それらの動作を理解する。 原理 ｐ形半導体とｎ形半導体を接合したｐｎ接合ダイオード（図１）はｐ側に正の電圧を印加した時に大きな電流が流れ（順方向）、逆極性（逆方向）では殆ど電流は流れない（図２）。その電流電圧特性は、理想的には（１）と書かれる。ただし、ｑは電荷素子、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。また、 は飽和電流と呼ばれる定数である。 逆方向の電圧を上げていくと、ある限界電圧を超えると急激に電流が増加する（降伏現象）。これには、可逆現象としてのトンネル効果に基づくものと、電子なだれ効果に基づくものとがあるが、降伏時の動抵抗は極めて小さく殆ど一定電圧で電流が急増する。可逆的降伏現象を用いたダイオードをツェナーダイオード（定電圧ダイオード）と呼び、振幅制限などに利用される。 図１ pnp接合ダイオード（順方向接続） 図２ pn接合ダイオードの電流電圧特性 トランジスタとは半導体を利用した３端子素子で、入力端子の電流あるいは電圧により出力端子の電流を制御するものである。 バイポーラトランジスタは図３（a）のようにｐｎ接合を２つ組み合わせてpnpあるいはnpn構造とし、エミッタ領域から中央のベース領域に注入された少数キャリア（npnでは電子）がコレクタ領域に拡散（濃度差に起因する力）及びドリフト効果（電界の力）で流れ出る現象を利用し、エミッタ電流あるいはベース電流でコレクタ電流を制御するものである。
- レポート 理工学 ダイオード トランジスタ 静特性
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トランジスタ回路の基礎実験
- １．実験の目的 接合型トランジスタの静特性をエミッタ接地、ベース接地についてそれぞれ実際に測定する。また、静特性をトランジスタの直流等価回路から考える。 ベース接地電流増幅率とエミッタ接地電流増幅率の関係を求める。 最後に、エミッタ接地増幅回路について適切なバイアス点を計算により求め、実験を行い適切なバイアス設計ができるようにする。 ２．実験回路解析と実験結果 実験器具 定電圧源 キクスイ電気 2台 電圧計 ミリアンペア計 マイクロアンペア計 発振器 KENWOOD AG-203D オシロスコープ KENWOOD CS-4035 電圧プローブ KENWOOD 抵抗 実測値 30 kΩ 10 kΩ 10 kΩ 10 kΩ 2 kΩ 1 kΩ 29.97 kΩ 9.90 kΩ 10.03 kΩ 9.97 kΩ 2009Ω 1002Ω コンデンサ 許容差 1μF 1μF W W トランジスタ 東芝トランジスタ シリコンNPNエピタキシャル型 2SC1815 実験１：エミッタ接地、ベース接地静特性をそれぞれ実測し、特性例のような結果が得られることを確認する。また、この特性と次の直流等価回路の関係を説明する。 ａ．理論解析 まず、エミッタ接地について考える。 エミッタ接地直流等価回路は次のようになる。 (1) 特性 ベース・エミッタ間に電圧を加えるとベース電流がどのように流れるかを示している。（入力特性） 直流等価回路から、「ベース・エミッタ間はダイオードである」ということが分かる。ダイオードは一定の電圧(0.7V程度)を超える急激に電流が流れる特性を持っている。同様に、トランジスタではベース・エミッタ間が一定の電圧（シリコントランジスタの場合は0.6V程度）を超えると急激に電流が流れ始める特性を持つことがわかる。 (2) 特性 ベース電流がコレクタ電流にどのように伝えられるかを示している（電流伝達特性）。 である。エミッタ側のダイオードは順方向、コレクタ側のダイオードは逆方向であるから、 はよく流れるが、 はわずかである。このときの の比をエミッタ接地電流増幅率という。 (3) 特性 コレクタ・エミッタ間に電圧を加えるとコレクタ電流がどのように流れるかを示している（出力特性）。逆方向のダイオードに流れる電流の量は、限界があるので を大きくしても変化しなくなる。 次に、ベース接地について考える。 ベース接地の直流等価回路は次のようになる。 (4) 特性 コレクタ電圧 を一定としたときのグラフである。 エミッター・ベース間は順方向にバイアスされている。よって、直流等価回路から、「ベース・エミッタ間はダイオードである」ということが分かる。特性はｐｎ接合の順方向特性と同じである。 (5) 特性 で は小さく、 と がほとんど等しいため、ベース接地の電流増幅率αが１に近いことを意味している。 (6) 特性 エミッタ電流 を一定としたときのグラフである。 に関係なく の値は のみで決まる。特性より、コレクタの出力インピーダンスは非常に大きい。 ｂ．実験回路の詳細と実験方法 エミッタ接地 (1) 特性 の値を、5V，10V，20Vと設定し、 を測定する (2) 特性 の値を、5V，10V，20Vと設定し、 を測定する。 (3) 特性 を10μF，20μF，30μFと設定し、 を測定する。 ベース接地 (4) 特性 を5V，10V，20Vと設定し、 を測定する。 (5)
- レポート 理工学 エミッタ接地 ベース接地 バイアス
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バイポーラトランジスタの静特性
- 6.考察 今回の実験のVce−Ic特性では、図3よりVceが1[V]までは急激に上昇するが、それ以降は急激に値に変化が現れることはなくグラフは平坦になっていくのが分かる。これは、出力抵抗が大きいことを意味していて、トランジスタの増幅作用はVceが増加してもIcがほとんど変化しない事を表している。 図7のIb−Ic特性では、Ibの値が上がるにつれてIcの値も上がっている。つまりこの二つは比例しているといえる。そしてこれは電流伝達特性と言う。このIcとIbの値から出した電力増幅率βの値を見てみると、とても大きな値になっている。すなわち、インピーダンスは高く、逆に出力側から見たインピーダンスは低いので、変換回路としての働きも持ち、低インピーダンスの負荷にも大きな電力を出力する事が出来ると言う事になる。このことから分かるようにトランジスタには電気信号を増幅する働きがあることが分かる。αが限りなく1に近い値になるのはαとβに次のような関係があるからである。 7.結論 今回の実験を行い、接合トランジスタには電力増幅作用がある事が分かった。よって、入力インピーダンスよりも出力インピーダンスの方が上回るという事である。つまり、接合トランジスタはこの性質を活かし、スピーカーやテレビ等に使われている。 各トランジスタの性質は、エミッタ接地回路は入力インピーダンスが高く、電圧利得が大きくなる。入力信号電流はベース電流Ibとして流入し出力電流はコレクタ電流Icとして取り出す。入力信号Ibはβ倍される。また、出力電圧はIcが大きいので電圧利得が高くなる。つまり、増幅器によく使われる形式ということが分かった。一方ベース接地回路の特徴は入力インピーダンスが低く、電流利得はほぼ1倍であるが、電圧利圧は高い。 以上のことより、接合トランジスタの性質及びどのように活用されているのか理解することが出来た。
- レポート 理工学 実験 電子 電気
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ユニポーラトランジスタの静特性
- 1. 実験目的 電界効果トランジスタのゲート形を使い、その静特性の測定をする。またこの実験を通して電界効果トランジスタの動作原理及び理解を深め、接合トランジスタとの相違点と類似点を把握する。 2. 実験原理 接合型FETには、ソース[S]、ドレイン[D]、ゲート[G]と3つの端子が有る。この時電圧 により電子はSからDへ移動するので はDからSへ流れる。この電流通路をチャンネルと言う。下記の図1の様にN型チャンネル接合型FETにはn型半導体の両側面にpn接合を形成した構造である。ソースに対してゲートが負になるような電圧 をかけると、pn接合に対して逆方向電圧となるので図1の様にn型半導体内部に空乏層ができる。ドレインの方がソース側に比べて空乏層が厚いのはドレインの高い電圧に近づき逆電圧が高くなる為である。 を負の方向に大きくしていくと空乏層は更に広がり、 は減少する。これは の操作で をコントロール出来る事を示している。 を零にし、 を増加させると も増加するがそれに伴い空乏層の幅も広がり更に を増加させると上下の空乏層がぶつかる状態になる。この状態をピンチオフ状態と言い、 はほぼ一定を保ち飽和する。
- レポート 理工学 電気 電子 実験 トランジスタ
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電界効果トランジスタの静特性と増幅器
- 1.目的 この実験では，接合形FETの静特性を測定し，その特性を表すYパラメータを求める．また，FETを用いた増幅器の動作を調べ，動作量を計算する． 2.原理 2.1FETの動作原理 接合形FETは，pn接合に逆バイアスを加えるとキャリアのない空乏層ができることを利用して，ゲート電圧によりドレイン電流の大きさを制御する素子である．ゲートに加える逆電圧が大きくなると空乏層が広がり，ドレインとソースの間の抵抗が大きくなるので，ドレイン電圧を一定にしていてもドレイン電流を減少させることができる． 2.2FETの静特性 ゲート電圧 とドレイン電流 の関係を表す - 特性は伝達特性とも呼ばれ，FETの入力電圧と出力電流の関係を示している．そのため，出力電流と入力電圧の比である相互コンダクタンス は (2.1) と表される． が流れなくなる を接合形FETのピンチオフ電圧という． 一方， - 特性は大きく2つの領域に分けられる． が に比例している線形領域と， が一定になっていて に依存しない飽和領域である． ドレイン電流の飽和は，ピンチオフが起こることによる現象である．ピンチオフとは，ドレイン電圧が高くなるとソース側よりも逆バイアスが大きいドレイン側に空乏層が偏り，上下の空乏層がつながってしまうことを言う．ピンチオフがおきると，ドレイン電圧をそれ以上高くしても電圧は空乏層にかかるだけになるため，ドレイン電流はほとんど増加しなくなる． 飽和領域のドレイン電流を飽和ドレイン電流 という． ＝0のときの を とすると，ゲート電圧対飽和ドレイン電流特性は (2.3) と近似できる．
- レポート 理工学 FET 増幅器 トランジスタ
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光導電素子（Cds）及びフォト･トランジスタの特性
- ・概要 今回は光導電素子（CdS）およびフォトトランジスタの特性を測定して、その性質、使用法を理解することを目的とした実験行った。 最初に、光導電素子の実験回路(図ａ)のように接続し、直流電圧を４、8、16Vに固定し、各照度に対する電流の値を測定した。各照度の時の電流を対数グラフに表すと、照度に対して電流の値が比例（内部抵抗値が負に比例）した。また考察3より、どの電圧に関しても内部抵抗の値は殆んど変わらなかった。 次に今度は照度を100、300、1000lxに固定し直流電圧を可変して１〜１６Vまでそれぞれ１V刻みで加えた時の各電圧における電流の値を測定した。結果、電圧に対する電流の値が比例していることから、加える電圧によって光導電素子の内部抵抗の値が変わることはない事がわかった。 フォトトランジスタの実験は、図ｂのように回路を接続し、可変抵抗の抵抗値を１ｋ、２ｋΩとした時、それぞれ照度１００lx、３００lx、１０００lxに関して直流電圧を細かく変化させながら(上昇時10箇所、フラット時5箇所)、各電圧における電流の値を測定した。 この実験結果をグラフ(考察4)に表すと、照度によってフラットになる電圧値が異なり、フラット時の電流の値も異なった。また電流がフラットになる時の電圧が、1ｋΩの時より2ｋΩの方がより高い電圧値でフラットなり、そのときの電流はあまり変わりはなかった。 この実験で光導電素子もフォト・トランジスタもグラフなどの特性から、各原理通りといえるような結果が得られた。 ・実験目的 光導電素子（Ｃｄｓ）およびフォト・トランジスタの特性を測定し、その性質および使用法を理解する。 ・実験方法 １．験回路(a)において直流電源を調整し、その電圧を４Vに固定する。
- レポート 理工学 電気 電子 実験
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