「電子工作:電子回路を設計する:トランジスタ」についてご紹介

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今回は、「電子工作:電子回路を設計する:トランジスタ」についてご紹介します。
「トランジスタ」について

トランジスタは、負荷としてのLEDを駆動(ON-OFF)するスイッチですから、電気的特性はLEDを上回っている必要があります。
無安定マルチバイブレータ(電源:乾電池仕様)

2SC1815(東芝セミコンダクター社)

ここでは、小信号用として広く普及している、東芝セミコンダクター社の2SC1815を選びました。通常、トランジスタを選ぶことは、決して容易な作業ではありません。とくに増幅器としての利用では、周波数や各端子間電圧・電流、周囲温度などが複雑に関連しています。

しかし、無安定マルチバイブレータでは、スイッチとして飽和領域だけを使います。トランジスタに加わる電圧や、コレクタ電流Ic、動作周波数が固定しているため、選定が正しかったかを判断するのは容易です。
「【1】外形寸法」について

パッケージはTO-92形で小型ですが、手作業でよく使われます。しかし、リード線間のピッチは1.27mmと狭く、このままではブレッドボードには使えません。取り付ける際に、フォーミングが必要となります。
2SC1815の外形寸法
「【2】最大定格」について

各抵抗値を決めていないこの段階では、ベース電流を除く電圧・電流の確認ができます。

電源電圧がV=3.0V、LEDの順方向電流がF=10mAと決まっていますから、最大定格のコレクタ・エミッタ間電圧VCEOとコレクタ電流Icは、難なくクリアしています。

トランジスタが飽和しているときの消費電力については、使用条件がかなり異なりますが、電気的特性のVCE(sat)を0.1Vと仮定すると、0.1Vx10mA=1mWで全く問題になりません。
2SC1815の最大定格
2SC1815の最大定格 | |||
項目 | 記号 | 定格 | 单位 |
コレクタ・ベース間電圧 | VCBO | 60 | V |
コレクタ・エミッタ間電圧 | VCEO | 50 | V |
エミッタベース間電圧 | VEBO | 5 | V |
コレクタ電流 | Ic | 150 | mA |
ベース電流 | IB | 50 | mA |
コレクタ損失 | Pc | 400 | mW |
接合温度 | Tj | 125 | ℃ |
保存温度 | Tstg | -55-125 | ℃ |
2SC1815の電気特性(Ta 25°C)
2SC1815の電気特性(Ta 25°C) | ||||||
項目 | 記号 | 測定条件 | 最小 | 標準 | 最大 | 単位 |
コレクタしゃ断電流 | ICBO | VCB=60V, IE=0 | 0.1 | μA | ||
エミッタしゃ断電流 | IEBO | VEB=5V, IC=0 | 0.1 | μA | ||
直流電流増幅率
|
hFE | VCE=6V, IC=2mA | 70 | 700 | ||
hFE | VCE=6V, IC=150mA | 25 | 100 | |||
コレクタ・エミッタ間飽和電圧 | VCE (sat) | IC=100mA, IB=10mA | 0.1 | 0.25 | V | |
ベース・エミッタ間飽和電圧 | VBE (sat) | IC=100mA, IB=10mA | 1 | V | ||
トランジション周波数 | fT | VCE=10V, IC=1mA | 80 | MHz | ||
コレクタ出力容量 | Cob | VCB=10V, IE=0, f=1MHz | 2 | 3.5 | pF | |
ベース拡がり抵抗 | Fbb’ | VCE=10V, IE=1mA, f=30MHz | 50 | Ω | ||
雑音指数 | NF | VCE=6V, IC=0.1 mA, f=1kHz,RG=10kΩ |
1 | 10 | dB |
逆バイアス電圧

また、無安定マルチバイブレータの発振中、ベース端子には逆バイアス電圧(-3V)が加わることになります。これについては、エミッタベース間電圧(ベースから見たエミッタの電圧)がVEBO=5Vとなっており、十分な余裕があります。

トランジスタの選定はおおむね正しいと判断されますが、最大定格と電気特性は、抵抗値を決めるにあたって、あとでもう一度見直します。
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