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  • 電源を含む精密アナログ電子回路の設計・開発、およびその教育、技術指導。センサ・アクチュエータシステムの構築。電子機器の不良解析指導および再発防止指導。解析主導型設計の推進と回路シミュレータの実践的活用指導。技術的側面からのプロジェクト管理指導。

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2011年4月26日 (火)

トランジスタのモデル1

バイポーラトランジスタの回路モデルは属人性があるように思う。また、使う場面によって異なるだろう。シミュレータ用のトランジスタモデルはパラメータが30個以上あり、手解析には不向きである。

アナログエンジニアが多用するモデルは、B-E間に順ダイオード(エミッション係数1)、C-E間にベース電流をIBとして、IB*hFEの値をもつ定電流源を接続した単純なモデルである。hパラメータによるモデル化は基本的にしない。

ダイオード部の扱いは、IB=Is*exp(VBE/VT)   VT:熱電圧=kT/q である。

バイアス計算時などでは、VBE=0.6~0.7Vの固定値をつかう。電圧利得計算では区分折れ線近似(使用電流値におけるVBE-IB曲線の接線)で近似計算を行う。

電流増幅率hFEはコレクタ電流、コレクタ電圧、温度に依存し、ばらつきもあるが、基本的には固定値として扱うのが基本だ。その代わり、常にhFEのばらつきを考慮してその影響をチェックする習慣である。

このモデルは、ダイオードの扱い方との連続性があるとともに、エバース・モルモデルのサブセットとなっているので、より複雑なモデルへの橋渡しとなる。適用範囲はnpnトランジスタならIC>0、VCE>0の第一象限である。

わたしは、初心者を教えるときには、交流等価回路を好まない。1石エミッタ接地回路程度なら、「重ねの理」の理解を説明しているより、短時間で多くの情報を伝えることができるからだ。

そのかわり、ダイオード部の接線の引き方には十分な時間を割く。なぜなら、接線の傾斜=入力抵抗=VT/IBが電圧利得の計算時には必ず必要になる。トランジスタの入力抵抗を用いて電圧利得を計算するとき、入力抵抗が与えられるものとした教本がほとんどであるにも拘わらず、入力抵抗はカタログには記載されておらず、自分で計算するものであるからだ。

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