トランジスタの定格とパッケージ（BJT）
すべての電気および電子部品と同様に、トランジスタは、損傷を受けることなく処理できる電圧と電流の量に制限があります。トランジスタは、この時点で見慣れている他のコンポーネントよりも複雑であるため、これらはより多くの種類の定格を持つ傾向があります。以下は、いくつかの典型的なトランジスタ定格の項目別の説明です。
消費電力
トランジスタがコレクタとエミッタ間で電流を流すと、それらの2点間の電圧も低下します。いつでも、トランジスタによって消費される電力は、コレクタ電流とコレクタ-エミッタ間電圧の積に等しくなります。抵抗器と同じように、トランジスタの定格は、損傷を受けることなく安全に放散できるワット数です。
高温はすべての半導体デバイスの致命的な敵であり、バイポーラトランジスタはほとんどの場合よりも熱損傷を受けやすい傾向があります。電力定格は、常に周囲（周囲）の空気の温度を基準にしています。トランジスタをより高温の環境で使用する場合> 25 o 、電力定格は劣化する必要があります 耐用年数の短縮を避けるため。
逆電圧
ダイオードと同様に、バイポーラトランジスタは、PN接合間の最大許容逆バイアス電圧に対して定格が定められています。これには、エミッタ-ベース接合V EB の定格電圧が含まれます 、コレクター-ベースジャンクションV CB 、およびコレクターからエミッターへV CE 。
V EB 、エミッタからベースへの最大逆電圧は、一部の小信号トランジスタでは約7Vです。一部の回路設計者は、ディスクリートBJTを直列電流制限抵抗を備えた7Vツェナーダイオードとして使用しています。アナログ集積回路へのトランジスタ入力にもV EB があります 定格を超えると損傷が発生するため、入力のゼネリングは許可されません。
最大コレクタ-エミッタ間電圧V CE の定格 カットオフモード（ベース電流なし）で耐えられる最大電圧と考えることができます。この定格は、バイポーラトランジスタをスイッチとして使用する場合に特に重要です。小信号トランジスタの一般的な値は60〜80 Vです。パワートランジスタでは、これは1000 Vの範囲である可能性があります。たとえば、ブラウン管ディスプレイの水平偏向トランジスタです。
現在のコレクター
コレクタ電流ICの最大値は、アンペアで製造元から提供されます。小信号トランジスタの一般的な値は、数十から数百mA、パワートランジスタの場合は数十Aです。この最大値は飽和状態（最小のコレクタ-エミッタ間電圧降下）を想定していることを理解してください。トランジスタがない場合 飽和しており、コレクターとエミッターの間でかなりの電圧が低下している場合、最大コレクター電流定格の前に最大消費電力定格を超える可能性があります。トランジスタ回路を設計する際に留意すべき点
飽和電圧
理想的には、飽和トランジスタはコレクタとエミッタ間の閉じたスイッチ接点として機能し、最大コレクタ電流でゼロ電圧を降下させます。実際には、これは決して 本当。メーカーは、コレクタとエミッタの間、およびベースとエミッタの間の両方で、飽和状態でのトランジスタの最大電圧降下を指定します（そのPN接合の順方向電圧降下）。飽和時のコレクタ-エミッタ間電圧降下は一般に0.3ボルト以下であると予想されますが、この数値はもちろん、特定のタイプのトランジスタに依存します。低電圧トランジスタ、低V CE 、より低い飽和電圧を示します。ベース駆動電流が大きいほど、飽和電圧も低くなります。
ベース-エミッタ順方向電圧降下、V BE は、同等のダイオードの約0.7 Vに似ていますが、これは当然のことです。
ベータ
ベース電流に対するコレクタ電流の比率、βはバイポーラトランジスタの増幅能力を特徴付ける基本的なパラメータです 。 βは通常、回路計算では一定の数値であると想定されていますが、残念ながら、これは実際には真実とはほど遠いものです。そのため、メーカーは一連のβ（または「h fe 」）を提供します 」）通常、最大/最小/標準定格の形式で、広範囲の動作条件にわたる特定のトランジスタの数値。 βが通常の動作限界内でどれほど広く変化すると予想できるかを見て驚くかもしれません。人気のある小信号トランジスタの1つである2N3903は、コレクタ電流の量に応じて15〜150の範囲のβを持つと宣伝されています。一般に、βは中程度のコレクター電流で最も高く、非常に低いコレクター電流と非常に高いコレクター電流で減少します。 h fe 小信号ACゲインです。 hFEの大きなAC信号ゲインまたはDCゲイン。
アルファ
コレクタ電流とエミッタ電流の比率、α=I C / I E 。 αはβから導き出され、α=β/（β+ 1）である可能性があります。バイポーラトランジスタは、さまざまな物理パッケージで提供されます。パッケージタイプは、抵抗と同様に、トランジスタに必要な消費電力に主に依存します。最大消費電力が大きいほど、デバイスを冷却する必要があります。次の図は、3端子半導体デバイス用のいくつかの標準化されたパッケージタイプを示しています。これらのいずれも、バイポーラトランジスタを収容するために使用できます。バイポーラトランジスタ以外にも、3つの接続点を持つ多くの半導体デバイスがあります。プラスチックトランジスタのピン配置は、単一のパッケージタイプ内で異なる可能性があることに注意してください。下の図のTO-92。 不可能 印刷された部品番号を参照したり、一連の電気的テストを行ったりすることなく、3端子半導体デバイスを明確に識別するため。
トランジスタパッケージ、寸法（mm）。
TO-92のような小さなプラスチックトランジスタパッケージは、数百ミリワットを消費する可能性があります。金属缶TO-18およびTO-39は、数百ミリワットのより多くの電力を消費する可能性があります。 TO-220やTO-247のようなプラスチック製のパワートランジスタパッケージは、100ワットをはるかに超えて消費し、全金属製のTO-3の消費に近づいています。上の図にリストされている消費定格は、高出力デバイスについて作成者がこれまでに遭遇した最大値です。ほとんどのパワートランジスタの定格は、記載されているワット数の半分以下です。実際の評価については、特定のデバイスのデータシートを参照してください。 TO-220およびTO-247プラスチックパッケージの半導体ダイは、パッケージの背面から金属ヒートシンクに熱を伝達する熱伝導性メタルスラッグに取り付けられています 、表示されていません。トランジスタをヒートシンクに取り付ける前に、熱伝導性グリースの薄いコーティングが金属に塗布されます。 TO-220およびTO-247スラグ、およびTO-3ケースはコレクターに接続されているため、雲母またはポリマーワッシャーを挿入して、これらを接地されたヒートシンクから電気的に絶縁する必要がある場合があります。パワーパッケージのデータシート定格は、ヒートシンクに取り付けられている場合にのみ有効です。ヒートシンクがない場合、TO-220は自由空気中で約1ワットを安全に消費します。
データセットの最大消費電力定格を実際に達成することは困難です。最大消費電力は、トランジスタケースを25°C以下に維持するヒートシンクに基づいています。これは、空冷ヒートシンクでは困難です。許容消費電力は、温度の上昇とともに減少します。これはディレーティングとして知られています。多くのパワーデバイスのデータシートには、消費電力とケース温度のグラフが含まれています。
レビュー：
- 消費電力 ：持続ベースでの最大許容消費電力。
- 逆電圧 ：最大許容VCE、V CB 、V EB 。
- 現在のコレクター ：最大許容コレクタ電流。
- 飽和電圧 V CE です 飽和した（完全に導通している）トランジスタの電圧降下。
- ベータ ：β=I C / I B
- アルファ ：α=I C / I E 、α=β/（β+ 1）
- トランジスタパッケージ 消費電力の主な要因です。パッケージが大きいほど、より多くの電力を消費します。
関連するワークシート
- バイポーラ接合トランジスタ（BJT）理論ワークシート
産業技術