バイポーラ接合トランジスタ（BJT）の概要

1948年のバイポーラトランジスタの発明は、エレクトロニクスに革命をもたらしました。以前は比較的大きく、機械的に壊れやすく、電力を大量に消費する真空管を必要としていた技術的な偉業は、結晶シリコンの小さな、機械的に頑丈な、電力を節約する斑点で突然達成可能になりました。この革命により、今では当たり前のように軽量で安価な電子機器の設計と製造が可能になりました。トランジスタがどのように機能するかを理解することは、現代の電子機器を理解することに関心のある人にとって最も重要です。

バイポーラ接合トランジスタの機能と用途

ここでの私の意図は、半導体理論の量子世界を探求することではなく、バイポーラトランジスタの実用的な機能と応用に可能な限り専念することです。私の意見では、正孔と電子の議論は別の章に任せたほうがよいでしょう。ここでは、使用の方法を探りたいと思います。 これらのコンポーネントは、それらの親密な内部の詳細を分析しません。半導体物理学を理解することの重要性を軽視するつもりはありませんが、固体物理学に重点を置くと、コンポーネントレベルでこれらのデバイスの機能を理解できなくなることがあります。ただし、このアプローチを採用するにあたり、読者は半導体に関する最低限の知識を持っていると思います。「P」と「N」をドープした半導体の違い、PN（ダイオード）接合の機能特性、および用語の意味です。 「逆バイアス」と「順バイアス」。これらの概念が不明確な場合は、この本に進む前に、この本の前の章を参照することをお勧めします。

BJT層

バイポーラトランジスタは、ドープされた（外因性）半導体材料（aおよびc）、P-N-PまたはN-P-N（bおよびc）の3層の「サンドイッチ」で構成されています。トランジスタを形成する各層には特定の名前があり、各層には回路に接続するためのワイヤ接点があります。概略記号を図（a）と（c）に示します。

BJTトランジスタ：（a）PNP回路図記号、（b）レイアウト（c）NPN回路図記号、（d）レイアウト。

PNPトランジスタとNPNトランジスタの機能の違いは、動作時の接合部の適切なバイアス（極性）です。

バイポーラトランジスタは、電流制御電流レギュレータとして機能します 。言い換えれば、トランジスタは、より小さな制御電流に従って流れる電流の量を制限します。 制御される主な電流 トランジスタのタイプ（それぞれNPNまたはPNP）に応じて、コレクタからエミッタへ、またはエミッタからコレクタへと移動します。 制御する小さな電流 主電流は、トランジスタの種類（それぞれ、NPNまたはPNP）に応じて、ベースからエミッタ、またはエミッタからベースに流れます。半導体シンボルの基準によれば、矢印は常に電流の方向を指しています。

（a）PNPおよび（b）NPNトランジスタの小さな制御電流と大きな制御電流の方向。

バイポーラトランジスタには2種類の半導体材料が含まれています

バイポーラトランジスタは bi と呼ばれます それらを流れる電流の主な流れは 2 で発生するため、極性があります。 半導体材料の種類：主電流がエミッタからコレクタに（またはその逆に）流れるときのPとN。言い換えると、電子と正孔の2種類の電荷キャリアが、トランジスタを流れるこの主電流を構成します。

ご覧のとおり、制御 現在および制御 電流は常にエミッタワイヤを介して互いに噛み合い、それらの電流はトランジスタの矢印の方向に流れます。これは、トランジスタを使用する際の最初の最も重要なルールです。デバイスが電流レギュレータとして機能するには、すべての電流が適切な方向に流れる必要があります。小さな制御電流は通常、単にベース電流と呼ばれます。 これは、トランジスタのベースワイヤを流れる唯一の電流だからです。逆に、制御された大きな電流は、コレクタ電流と呼ばれます。 コレクターワイヤを流れる唯一の電流だからです。エミッタ電流は、キルヒホッフの電流法に準拠したベース電流とコレクタ電流の合計です。

トランジスタのベースを流れる電流がないため、スイッチが開いているようにトランジスタが遮断され、コレクタを流れる電流が妨げられます。ベース電流は、閉じたスイッチのようにトランジスタをオンにし、コレクタに比例した量の電流を流します。コレクタ電流は、それをプッシュするために利用可能な電圧の量に関係なく、主にベース電流によって制限されます。次のセクションでは、スイッチング素子としてのバイポーラトランジスタの使用について詳しく説明します。

レビュー：

• バイポーラトランジスタは、制御電流が 2 を通過する必要があるため、このように名付けられました。 半導体材料の種類：PとN。電流は、トランジスタのさまざまな部分での電子と正孔の両方の流れで構成されます。
• バイポーラトランジスタは、P-N-PまたはN-P-N半導体の「サンドイッチ」構造で構成されています。
• バイポーラトランジスタの3本のリード線はエミッタと呼ばれます 、ベース 、およびコレクター 。
• トランジスタは、小電流で制御できるようにすることで、電流レギュレータとして機能します。 より大きな電流。コレクターとエミッターの間で許容される電流の量は、主にベースとエミッターの間を移動する電流の量によって決まります。
• トランジスタが電流レギュレータとして適切に機能するためには、制御（ベース）電流と制御（コレクタ）電流が適切な方向に流れる必要があります。エミッタで相加的に噛み合い、エミッタの方向に流れます。矢印記号。

関連ワークシート：

• バイポーラ接合トランジスタ（BJT）理論ワークシート