スイッチとしてのバイポーラ接合トランジスタ（BJT）

バイポーラ接合トランジスタ （BJTとも呼ばれます）は、増幅器、フィルター、整流器、発振器、さらにはスイッチとして使用できます。 これについては、最初のセクションで例を取り上げます。トランジスタが線形領域にバイアスされている場合、トランジスタは増幅器または他の線形回路として動作します。トランジスタは、飽和領域とカットオフ領域にバイアスがかかっている場合、スイッチとして使用できます。これにより、回路の他の部分に電流が流れる（または流れない）ことができます。

トランジスタのコレクタ電流はそのベース電流によって比例的に制限されるため、一種の電流制御スイッチとして使用できます。トランジスタのベースを介して送信される比較的小さな電子の流れは、コレクタを通過するはるかに大きな電子の流れを制御する能力を持っています。

スイッチとしてのBJTの使用：例

スイッチでオンとオフを切り替えたいランプがあるとします。このような回路は、下の図（a）のように、非常に単純です。

説明のために、スイッチの代わりにトランジスタを挿入して、ランプを通る電子の流れを制御する方法を示しましょう。トランジスタを流れる制御電流は、コレクタとエミッタの間を流れる必要があることに注意してください。

制御したいのはランプを流れる電流なので、トランジスタのコレクタとエミッタをスイッチの2つの接点があった場所に配置する必要があります。また、ランプの電流がに対して移動することを確認する必要があります。 下の図（b）のように、トランジスタの接合バイアスが正しくなるようにするためのエミッタ矢印記号の方向。

（a）機械式スイッチ、（b）NPNトランジスタスイッチ、（c）PNPトランジスタスイッチ。

PNPトランジスタもこの仕事に選ばれた可能性があります。その用途を上の図（c）に示します。

NPNとPNPのどちらを選択するかは実際には任意です。重要なのは、正しい接合バイアスのために適切な電流方向が維持されることです（電子の流れはに対して トランジスタ記号の矢印）。

上の図では、どちらかのBJTのベースが適切な電圧に接続されておらず、ベースに電流が流れていません。その結果、トランジスタはオンになりません。おそらく、最も簡単な方法は、下の図（a）のように、トランジスタのベースワイヤとコレクタワイヤの間にスイッチを接続することです。

トランジスタ：（a）カットオフ、ランプオフ。 （b）飽和状態、ランプ点灯。

カットオフvs飽和トランジスタ

図（a）のようにスイッチが開いている場合、トランジスタのベースワイヤは「フローティング」のままになり（何にも接続されません）、電流は流れません。この状態では、トランジスタは カットオフであると言われます。 。

図（b）のようにスイッチを閉じると、スイッチを介してトランジスタのベースからエミッタに電流が流れるようになります。このベース電流により、コレクタからエミッタへのはるかに大きな電流が流れ、ランプが点灯します。この最大回路電流の状態では、トランジスタは 飽和していると言われます。 。

もちろん、ランプを制御するためにこの容量のトランジスタを使用することは無意味に思えるかもしれません。トランジスタの代わりに通常のスイッチで十分です。

トランジスタを使用して電流を制御する理由

ここで2つのポイントがあります。 1つは、この方法で使用する場合、スイッチの接点は、トランジスタをオンにするために必要なわずかなベース電流を処理するだけでよいという事実です。トランジスタ自体がランプの電流の大部分を処理します。これは、スイッチの定格電流が低い場合に重要な利点となる可能性があります。小さなスイッチを使用して、比較的大電流の負荷を制御できます。

さらに重要なことに、トランジスタの電流制御動作により、まったく異なるものを使用してランプをオンまたはオフにすることができます。下の図を考えてみましょう。ここでは、太陽電池のペアが1 Vを供給して、トランジスタの0.7 ​​Vのベース-エミッタ間電圧に打ち勝ち、ベース電流を流してランプを制御します。

太陽電池は光センサーとして機能します。

または、熱電対（多くは直列に接続されている）を使用して、下の図のトランジスタをオンにするために必要なベース電流を供給することもできます。

単一の熱電対は40mV未満を提供します。直列の多くは、0.7VトランジスタV _BE を超えるものを生成する可能性があります ベース電流が流れ、その結果、ランプにコレクタ電流が流れます。

（アンプからの）十分な電圧と電流の出力を備えたマイクロフォン（下の図を参照）でも、トランジスタ内のエミッタ-ベースPN接合が常に前方になるように、出力がACからDCに整流される場合、トランジスタをオンにすることができます。 -バイアス：

増幅されたマイク信号はDCに整流され、トランジスタのベースにバイアスをかけ、より大きなコレクタ電流を提供します。

その点は今ではかなり明白になっているはずです。 トランジスタをオンにするために十分なDC電流源を使用できます。その電流源は、ランプに通電するために必要な電流のほんの一部である必要があります。

ここでは、トランジスタがスイッチとしてだけでなく、ルーアンプとしても機能していることがわかります。比較的低電力の信号を使用して、比較的大量の電力を制御します。 ランプを点灯するための実際の電力は、回路図の右側にあるバッテリーから供給されることに注意してください。太陽電池、熱電対、またはマイクからの小信号電流が魔法のように大量の電力に変換されているわけではありません。むしろ、これらの小さな電源は、単にバッテリーの電力を制御してランプを点灯させているだけです。

スイッチとしてのBJTレビュー：

• トランジスタは、負荷へのDC電力を制御するためのスイッチング素子として使用できます。切り替えられた（制御された）電流は、エミッターとコレクターの間を流れます。制御電流はエミッタとベースの間を流れます。
• トランジスタに流れる電流がゼロの場合、トランジスタはカットオフの状態にあると言われます。 （完全に非導電性）。
• トランジスタに最大電流が流れるとき、トランジスタは飽和状態にあると言われます。 （完全に実施）。

関連ワークシート：

• スイッチワークシートとしてのバイポーラ接合トランジスタ