トランジスタスイッチ

←寿命の尽きたプリンタから回収したパルスモータと永久磁石モータ。約10年前のアクチュエータ部品である。アナログエンジニアはこのようなアクチュエータ駆動を行うことも多いのだ。

バイポーラトランジスタのスイッチング動作の理解するには、抵抗負荷スイッチングから学ぶとよい。

電源電圧をＶ、負荷抵抗をＲとすれば、コレクタ電流Ｉｃはオームの法則により、Ｉｃ＝Ｖ/Ｒとなる。

最小の電流増幅率ｈＦＥが判れば、約ＩＢ＝Ｉｃ/ｈＦＥのベース電流をを流せば、トランジスタのCE間電圧が0.3Ｖくらいになる。トランジスタのＶＣＥ-ＩＣ曲線は低電圧ではＳ字形となっており、ＣＢ接合が順方向になると（0.6Ｖ）実効ｈＦＥが低下し始める。

トランジスタのＲ負荷ＳＷでは、0.1Ｖくらいのコレクタ電圧ＶＣＥを期待することが多いので、このときＶＣＥ＝5Ｖ程度のときのｈＦＥの数分の1に低下する。したがって、ｈＦＥ＝100なら例えばその数倍、換言すればｈＦＥを20程度に見積もりベース電流を流す。

ｈＦＥはばらつきがあり、さらに低温ではｈＦＥが低下するので実際にはＩｃ/10～Ｉｃ/5位のベース電流を流すように、最小のベース電流を流してオン状態にする。

ダーリントントランジスタではＶＣＥ電圧が0.8Ｖ以下にすると、ｈＦＥが急激に低下する。したがって、オン時の損失は単体トランジスタの場合よりコレクタ損失電力が数倍大きくなる。

バイポーラトランジスタでmV台のスイッチングを行う際にはコレクタとエミッタを入れ替えて、逆トランジスタとしてスイッチングさせる。このときにはコレクタ電流と同程度以上のベース電流を流す。

最近では小型のパッケージで低オン抵抗のＦＥＴも出てきており、5Ｖ駆動でも十分ＦＥＴをオンさせることのできる品種もある。このときにはぱパワーＦＥＴは駆動源に対して大きな容量性負荷となり、比較的低速のターンオン時間しか実現できないこと設計条件であることが多い。

抵抗負荷のトランジスタスイッチングの理解は、実用上出合うことの多い容量性負荷あるいはインダクタンス負荷スイッチングの前段階として重要である。

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