トランジスタの働き（超入門編）

トランジスタのスイッチング動作について

Transcript

1. トランジスタの働き（超入門編）
2. 目的 • マイコンの付加部品としてよく登場するトランジスタの動きについて、 何となくのイメージをつかむ。 • とりあえず、アナログ的な動作や非直線性とかの話は置いておき、 まずはスイッチとしての利用を理解する。
3. トランジスタって？ • エミッタ、コレクタ、ベースの３本端子がある。 • スイッチになったり、アンプになったりする。 • 導体と絶縁体の中途半端な半導体。 • 中学校で習った気がするけど良く分からない。 • ググるとグラフとか数式とか回路図とか出てきてカオス・・：
4. 細かく突っ込めば沢山あるのですが・・・ • とりあえず、今回使う目的（スイッチ）の範囲内で、簡略化 • ただし、この勉強会はハードウエア向きなので、多少数式や専門用語が出 てきます。 • 半導体物理とか原子、電子とかは（まだ）登場しません。 • 似たような仲間でFETってのがあったりしますが、とりあえず存在は無視しま す。
5. トランジスタの動き？
6. トランジスタの動き？
7. そもそもスイッチなら・・・ • そもそもスイッチならリレー（継電器）でいいのでは？ • リレーとトランジスタの違いは何？ • それ以前になぜマイコンの端子直結だとダメ？ • マイコンのポート（端子）には流せる電流に制限がある。
8. まずはLEDを点けてみよう • LEDについて • Vｆ（順方向電圧）：順方向電流（If）を流した時に発生するLED両端の電圧 • LEDは電流を流さないと光らない。どれくらい流せば光るのか？が順方向電流。 • 半導体（LEDやTRやICなど）には最大絶対定格という、一瞬でも超えると壊れる限界値があ るので、それを超えないようにしないといけない。 • 例として、Vf = 1.8V、Iｆ = 30ｍAとすると、電源5Vだと・・ • (5 – 1.8)/0.03(A) = 106.66・・・ • だいたい100オーム
9. トランジスタについて（その１） • トランジスタの動き： • トランジスタは、少ないベースに流れる電流（Ib）のN倍のコレクタ電流 （Ic）を流すことができる部品。（ようはバルブ、ボリュームのイメージ） • N倍 = 直流電流増幅率(hFE) • つまり、 Ic = hFE x Ib • ただし、無制限に流せるわけではない。（例えばベースに1A流せば、 コレクタには100A流せるか？というと何事にも限界はある） • という辺りで今は止めておきます。 • つまり、ベースに電流を流さないと動かない。
10. LEDをつける回路計算 • トランジスタのコレクタ電流はLEDの電流である30mA • トランジスタの増幅率は100とすると、ベースに流す電流は、 30(mA)/100 = 0.3mAとなる。 • つまり、0.3mA以上流せばOK • 何故かは考えてみよう。
11. トランジスタについて（その２） • 実は増幅率(hFE)はかなりばらつきがある。 • ザックりランク分けしてある。 • 例：２SC1815 Ｏ：70～１４0 Ｙ：120～240 ＧＲ：200～400 ＢＬ：350～700 • ベース>エミッタ間（Vbe）は約0.6Vの電圧降下が発生する （シリコンTRの場合） • LEDのVfみたいなもの。絶縁体から半導体へ変わる電圧
12. これらを踏まえて・・ • ベース抵抗を計算してみましょう。 • 抵抗の両端にかかる電圧は（5 – 0.6）V 流す電流は0.3mA以上 • hFEが100より少ない場合は点かないので、 ここでは倍の0.6mA流す • (5-0.6)/0.0006(A) = 7333.33Ω つまり、7KΩあればOK • 6.8KΩか7.5KΩ