トランジスタは、すべてのトランジスタ回路の主要な電子部品を形成します。 電子部品は個別の形式で入手できます。 また、IC 内に統合することもできます。

これらのトランジスタの製造にはさまざまな形式があり、小型および高出力、スイッチング、RF、オーディオなどのさまざまな役割を達成するために入手できます。

トランジスタ回路図は何を意味しますか?

トランジスタ回路は通常、今日の電子回路設計の中心にあります。 集積回路は非常に多くの回路に役立ちますが、さまざまな分野におけるトランジスタ回路図の有用性はいくら強調してもしすぎることはありません。

トランジスタを備えた個別の電子部品を使用すると、より多くの部品が使用されますが、必要な機能を提供するように回路を調整することが可能です。 したがって、ディスクリート トランジスタやその他の電気コンポーネントを使用する回路が、依然として電子回路設計の中核を形成しています。

これが意味するのは、トランジスタ回路図をよく理解することが非常に重要であるということです。これにより、主要なトランジスタ回路の設計が可能になるだけでなく、バイポーラ トランジスタ技術に基づく集積回路を動作させる際の理解を深めることができるからです。

トランジスタは、電圧または電流の伝導と絶縁に役立つ半導体デバイスとして説明できます。 基本的に、トランジスタはアンプとスイッチとして機能します。 簡単に説明すると、トランジスタは電子信号の流れを制御または調整するのに役立つ小型デバイスとして機能します。

さらに、トランジスタは、今日存在する電子デバイスの大部分において主要なコンポーネントを形成しています。 1947 年にアメリカの 3 人の物理学者、ウィリアム ショックレー、ウォルター ブラッテン、ジョン バーディーンによって開発されたこのトランジスタは、科学史上最も重要な発明の 1 つとみなされています。

一般的なトランジスタは、電流を流すだけでなく外部回路への接続を助ける 3 つの主要な半導体材料層または端子で構成されています。 トランジスタの端子のペアのいずれかに印加される電流または電圧は、他の端子ペアを介して電流を制御するのに役立ちます。 トランジスタには 3 つの端子があります。 これらには次のものが含まれます。

• エミッタ: トランジスタのマイナスリード線
• コレクタ: トランジスタのプラスのリード線です。
• ベース: トランジスタの活性化に役立ちます。

トランジスタの種類

トランジスタには主に 2 つのタイプがあり、これらは回路での使用方法に基づいています。 それらについて考えてみましょう。

バイポーラ接合トランジスタ

バイポーラ接合トランジスタには 3 つの端子があります。 これらには、コレクタ、エミッタ、ベースが含まれます。 エミッタとベースの間を流れる極めて少量の電流が、エミッタ端子とコレクタの間を流れる大きな電流を制御することができます。

電界効果トランジスタ

電界効果トランジスタには、ドレイン、ソース、ゲートの 3 つの端子があります。 ゲート端子の電圧は、ドレインとソース間の電流を制御できます。 電界効果トランジスタはユニポーラ トランジスタであり、P チャネル FET または N チャネル FET が伝導目的に利用されます。 アプリケーションには、アナログ スイッチ、バッファ アンプ、低ノイズ アンプなどがあります。

トランジスタはどのように動作するのでしょうか?

トランジスタは電子信号のゲートまたはスイッチとして機能し、毎秒何回でも電子ゲートを開いたり閉じたりします。 電流が流れているときは必ず回路がオンになり、流れていないときは必ずオフになります。

さらに、トランジスタは、今日のすべての電気通信システムを構成するさまざまな複雑なスイッチング回路で使用されています。 また、回路は毎秒 1,000 億のオン/オフ サイクルよりも少なくとも数百ギガヘルツのような非常に高いスイッチング速度を実現します。

さらに、トランジスタを組み合わせて論理ゲートを形成することができます。これは、さまざまな出力を提供するために多くの入力電流を比較するのに役立ちます。 論理ゲートを備えたコンピューターは、ブール代数を利用して簡単な意思決定を行う機能を備えています。 この技術は、今日のコンピューターおよびコンピューティング プログラムの基礎を形成しています。

また、トランジスタは電子信号の増幅において重要な役割を果たします。 たとえば、FM 受信機などのラジオ アプリケーションでは、受信した電気信号が外乱の影響で弱くなる可能性があるため、可聴出力を配信するために増幅が必要になります。 さらに、これらのトランジスタは信号の強度を高めることで増幅を実現します。

トランジスタ回路図の設計パラメータ

トランジスタ回路の回路設計を行う前に、回路の要件を定義する必要があります。 トランジスタ回路図に関連する重要なパラメータには次のものがあります。

電圧利得

これは通常、電子回路設計の主要な要件です。 回路の電圧ゲインは、回路の入力から出力までの電圧増加です。 数学的に説明すると、電圧ゲインは出力電圧と入力電圧の商です。 また、電圧利得は多くの回路の主な目的の 1 つとみなすことができます。 これは、サイズを有効にするのに役立つためです。

電流ゲイン

回路の電流ゲインも重要であり、特に回路が低インピーダンスの負荷を駆動する場合には特に重要です。 通常、比較的高インピーダンスの出力回路がより低いインピーダンスを持つ 2 番目の回路を駆動できるようにするには、電圧ゲインがなく電流ゲインだけの回路が必要です。

非常に多くの例がここに当てはまります。 RF 発振器は通常、発振回路に過度の負荷がかからないようにバッファ段を必要としますが、出力は残りの回路の導出を支援するために必要です。 電流のゲインは電源回路でも利用され、電圧レギュレータの直列パス要素は高電流レベルを提供する必要がありますが、低電圧電流リファレンスを利用します。 電流ゲインが必要であるその他の例。

電圧ゲインと同様に、回路の電流ゲインは出力レベルと入力レベルの両方を比較します。 しかし、これは電流の観点から起こります。 さらに、電流ゲインは出力電流を入力電流で割ったものと等しくなります。

入力インピーダンス

トランジスタ回路の入力インピーダンスは常に重要な役割を果たします。 初期段階での荷重の決定に役立ちます。 また、インピーダンス整合が非常に重要なパラメータとなる RF 回路にとっても重要です。

多くの電気回路設計では、初段に過度の負荷がかからないため、通常は高い入力インピーダンスが望ましいです。 トランジスタ回路の入力インピーダンスが極端に低い場合、最初のものが負荷になります。 これにより信号のレベルが低下し、シナリオによっては歪みが発生します。 さらに、適切な入力インピーダンスを提供するためのトランジスタ段の構成は、電子回路設計プロセスの主要な要素を形成します。