トランジスタとは何か？定義、部品、動作原理、用途

導入

トランジスタは、回路内の電圧と電流の流れを制御・調整するために重要な小型半導体デバイスです。そのため、回路内ではスイッチや増幅器として機能します。トランジスタは現代の電子機器において不可欠な存在であり続けています。そのため、コンピューターチップからスマートフォンに至るまで、あらゆるデバイスに搭載されています。

トランジスタが必要な理由は簡単に分かります。詳しく見ていきましょう。 トランジスタ それらの動作、用途、部品などについて十分に理解できるようにします。

トランジスタの部品

あなたが トランジスタ記号トランジスタには3つの主要な部分があることに気づくでしょう。エミッタ、ベース、コレクタです。これら3つの端子は、増幅器として使用する場合でもスイッチとして使用する場合でも、トランジスタの性能にとって非常に重要です。

エミッター

エミッタはトランジスタの負極端子として機能します。ここが電子回路の起点です。エミッタには通常、アルミニウムや銅などの導電性材料が高濃度でドーピングされています。

ベース

エミッタと比較すると、こちらは通常、低濃度にドーピングされています。トランジスタの制御端子として機能し、エミッタからコレクタへの電子の流れを制御します。

コレクタ

これはトランジスタの正極端子です。名前の通り、エミッタからの電子の排出口として機能します。ベースやエミッタよりも大きいですが、適度にドーピングされています。この部分はシリコンなどの導電性の低い材料で作られています。

トランジスタの仕組み

あ トランジスタラジオ トランジスタは電子の流れを制御することで、スイッチまたは増幅器として機能します。これは、トランジスタのベースに小さな電流または電圧を印加することで実現されます。これにより、エミッタ端子とコレクタ端子間のより大きな電流の流れを制御できるようになります。この電流制御能力は、増幅器、論理ゲート、そして多くの種類の電子回路の構築に不可欠です。

スイッチング機能は、トランジスタのベースまたはゲートに制御信号が印加されると機能します。これにより、トランジスタは回路内の電流の流れを許可または遮断することで、スイッチまたは電子ゲートとして機能します。

増幅機能に関しては、トランジスタはベースがベースとエミッタ間の電流量を制御することで電子信号を増幅することもできます。そのため、種類によっては、出力信号に高い電流を流すことができます。

トランジスタの種類

についてもっと詳しく知ることができたので、 トランジスタの定義トランジスタの種類についても見てみましょう。これにより、どのタイプのトランジスタがアプリケーションに適しているかを把握しやすくなります。トランジスタには主に2つの種類があり、バイポーラ接合トランジスタ（BJT）と電界効果トランジスタ（FET）です。

バイポーラ接合トランジスタ（BJT）

これらは電流制御機器です。その下には NPNトランジスタ そして PNPトランジスタ。

NPNトランジスタの場合、3つの半導体層（N型、P型、N型）があります。電流は、電流量を制御するベースに応じてエミッタからコレクタへ流れます。

PNPトランジスタにも3つの半導体層がありますが、NPNトランジスタとは逆の配置になっています。PNPトランジスタの場合、P型、N型、P型の3つの半導体層があります。

電界効果トランジスタ

この場合、電圧制御トランジスタに遭遇します。例としては、JFET、MOSFETなどが挙げられます。

接合型電界効果トランジスタ (JFET) は、回路内の電流の流れを制御する半導体接合を備えています。

その 金属酸化物半導体電界効果トランジスタ (MOSFET) はゲート電圧を使用して、エミッタからコレクタに流れる電流量を制御します。

さまざまな種類の MOSFET があり、それぞれの構造に応じて用途が異なります。

トランジスタの応用

それ以来 トランジスタラジオが発明され、 トランジスタの様々な用途を見てきました。これはトランジスタの柔軟性を示すものです。ここでは、トランジスタの最も一般的な用途をご紹介します。

• トランジスタは増幅器として機能します。オーディオ機器、無線送信機、その他多くの機器において、微弱な信号を増幅することができます。その結果、よりクリアでパワフルな出力が得られます。
• それでも、トランジスタは増幅器として信号処理にも理想的です。信号を増幅し、より明瞭で力強い音にします。
• トランジスタはスイッチとしても機能します。これはデジタル回路とアナログ回路の両方に当てはまります。トランジスタの役割は電流と電圧の流れを制御することです。ペースメーカーなどの電子機器では、スムーズな動作を実現するためにトランジスタが使用されています。
• 電気ゲートであるため、論理ゲートとして適切に機能することが期待されます。これらは、コンピューター、民生用電子機器、産業用制御機器などのアプリケーション向けデジタル回路を構築するための基礎です。
• トランジスタはマイクロチップにも搭載されており、強力で複雑な演算処理を可能にします。そのため、補聴器、ラジオ、電話機などにもトランジスタが広く使用されています。

トランジスタの利点

• トランジスタは真空管に比べて小型です。そのサイズと携帯性により、小型で持ち運び可能な電子機器に最適です。
• トランジスタは一般的に消費電力が少なく、発熱も少ないです。これは、あらゆるタイプの回路において、発熱を抑え、消費電力を抑えるために不可欠です。これにより、バッテリー寿命が長くなります。
• トランジスタは一般的に耐久性が高く、乱暴な取り扱いにも耐えることができます。
• トランジスタは単一の電子チップ上に大量に製造できるため、マイクロプロセッサなどの複雑な IC の設計と構築が可能になります。
• トランジスタは低電圧動作のため、低電圧電源で動作します。これにより、安全性が向上し、コストが削減され、回路設計時のクリアランスが狭くなります。
• トランジスタはマッチングトランスが不要であるため、特に低インピーダンス負荷の場合、回路の設計がさらに簡素化されます。
• トランジスタは信号増幅とスイッチング機能を備えているため、非常に汎用性が高く、さまざまな種類の電子機器に使用できます。

トランジスタの限界

• トランジスタは、特に静電気による損傷を受けやすいため、取り扱いや接地には細心の注意を払う必要があります。
• トランジスタには性能上の限界がある場合があります。例えば、非常に高い周波数では動作が困難になる場合があります。これは、接合容量と通過時間の影響によるものです。
• トランジスタの経年劣化と故障は避けられません。時間の経過とともに劣化し故障することは覚悟しておかなければなりませんが、一般的には驚くほどの長寿命を誇ります。

トランジスタのテストまたはチェック方法

どのようにテストしますか ゲルマニウムトランジスタ今回は、ダイオードモードに設定したマルチメーターを使って、トランジスタの状態を確認します。手順は以下のとおりです。

1. マルチメーターをダイオードテストモードに設定します。ダイヤルを回してダイオードのシンボルに合わせると、設定が完了します。
2. まず、ベースとエミッタ間の接続をテストします。プラス側のプローブをベースに、マイナス側のプローブをエミッタに接続します。NPNトランジスタの場合、約0.7Vの電圧降下が発生し、PNPトランジスタの場合は何も表示されません。プローブを逆に接続すると、結果は逆になります。
3. 次に、ベースとコレクタの接続をテストします。プラス側のプローブをベースに、マイナス側のプローブをコレクタに接続します。NPNトランジスタでは約0.7Vの電圧降下が見られますが、PNPトランジスタではこの時点では開回路となっているため、電圧降下はゼロです。プローブを逆に接続すると、結果は逆になります。
4. エミッタとコレクタの接続をテストするには、正極プローブをエミッタに、負極プローブをコレクタに接続します。正常なトランジスタであれば、この時点では回路が開回路になっているため、両方向の測定値は表示されません。どちらかの方向で測定値が表示される場合は、トランジスタに不具合がある可能性があります。

結論

トランジスタは現代の電子機器において不可欠な存在であり続けています。スイッチと増幅器として機能するため、用途は多岐にわたります。だからこそ、今日では様々な電子機器でトランジスタが使われているのです。また、マイクロプロセッサなどの小型部品への組み込みにも適しており、複雑な回路設計を可能にします。推奨されている使用方法を守ることで、良好な結果が得られるはずです。