BJT 負荷線:機能の理解を深める

BJT ロードライン、またはバイポーラジャンクショントランジスタは、電荷キャリアとして電子と正孔の両方を提供します。端子の1つに小さな電流を注入できました。これにより、2 つの端子間を流れるより大きな電流を制御できます。この機能を備えたデバイスは、信号を増幅または切り替えることができます。

BJT 負荷線は、デジタル回路のスイッチとして機能するトランジスタです。アナログ回路のアンプとしても機能します。全体として、このトランジスタはスイッチをオンまたはオフにするのに役立ちます。

以下では、さまざまなタイプの負荷線と、グラフの Q ポイントを決定する方法について説明します。さまざまなボード設計だけでなく、設計上の決定に対する回答も提供します。

1. BJT のローディングラインとは?

https://en.wikipedia.org/wiki/Load_line_(electronics)#/media/File:Load_line_diode.png

(ダイオード負荷線。交点が実際の電流と電圧を示します。)

ローディングラインは、トランジスタの出力特性を引いた直線です。

非線形電子回路をグラフィカルに表現して、その負荷線を決定します。線が示すように、ダイオードやトランジスタなどの非線形デバイスは、回路の他の部分に制約を課す可能性があります。ベース電流が存在すると、コレクタ - エミッタ接合がオンになります。次に、コレクタ電流が通過できるようにします。

負荷線では、回路の線形部分とループ内の電流と電圧の関係を確認できます。

2.トランジスタ負荷ライン

https://en.wikipedia.org/wiki/Load_line_(electronics)#/media/File:BJT_CE_load_line.svg

(負荷線図)

上部の負荷線図は、共通エミッタ回路の抵抗負荷用です。コレクタ負荷抵抗 RL が回路の電流と電圧をどのように制限するかが強調されています。 Ibase の各値について、トランジスタのコレクタ誘導電流 IC がコレクタ電圧 VCE に対してプロットされています。負荷線とトランジスタの特性曲線の交点は、異なるベース電流での回路制約、IC、および VCE の値を表します。ロードライン解析とポジショニングの場所は IC 内であることに注意することが重要です。

トランジスタが現在利用可能なすべての電流を通過でき、電圧降下がなければ、コレクタ電流は電源電圧 VCC に RL を加えた値に等しくなります。負荷線が垂直軸と交差するのはこの時点です。ただし、飽和状態であっても、コレクターとエミッターの間には常にある程度の電圧が存在します。

トランジスタ電流は、負荷線が横軸と交差するときに最小値 0 になります。その結果、電源電圧全体が VCE として現れ、トランジスタを通過するリーク電流はほとんどありません。

3. DC および AC 負荷線

https://en.wikipedia.org/wiki/Semiconductor#/media/File:Semiconductor_outlines.jpg

（半導体概要）

半導体回路では、入力 AC 信号を DC に追加して非線形半導体を正しい動作点にバイアスします。DC は非線形半導体のバイアスに役立ちます。 DC と AC の解析に別々の負荷線を使用することができます。

無効成分をゼロに減らすと、DC 負荷線は DC 等価回路になります。これにより、開回路をコンデンサに置き換え、短絡回路をインダクタに置き換えることができます。 Q ポイントとも呼ばれる DC 動作点は、動作の正しい DC ポイントを決定します。

AC負荷線からQ点を通る電流の流れを作成することにより、DC動作点を定義できます。この線は、デバイスの AC 負荷を表します。傾きは、デバイスに面している AC インピーダンスと一致します。これは通常、DC 抵抗とは異なります。

この線によって、デバイスの AC 電圧と電流の比率を求めることができます。

4. BJTロードライン分析方法とポイント分析

(負荷線の式)

負荷線とデバイスの特性の交点を使用して、動作点または Q ポイントを決定できます。このタイプの解析は負荷線解析と呼ぶことができます。 Q ポイントを見つけるには、キルヒホッフの電圧法則を使用する必要があります。

DC 分析

Q ポイントを見つけるには、DC 解析を行う必要があります。 AC 電圧源は AC 電圧源であるため、DC 解析からすべての AC 電圧源を除外します。 DC 解析は、DC ソースのみに焦点を当てています。オープンな性質のため、DC 回路のすべてのコンデンサを取り外します。トランジスタ回路の抵抗 Rs を含む、コンデンサの前後のすべてのコンポーネントを見つけることができます。これは、ダイオードがアクティブ領域に留まるのに役立ちます。ベース端子には入力信号がないことに注意してください。

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