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トランジスタ - トランジスタの種類と特徴
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== 概要 == トランジスタは、バイポーラトランジスタ(BJT)、電界効果トランジスタ(FET)、絶縁ゲートトランジスタ(IGBT)の3つの種類がある。<br> <br> バイポーラトランジスタ(BJT)は、NPN型とPNP型に分類される。<br> 電界効果トランジスタ(FET)は、接合型FET(JFET)と金属酸化膜半導体FET(MOSFET)に分類される。<br> 接合型FET(JFET)は、Nチャネル型とPチャネル型に分類される。<br> 金属酸化膜半導体FET(MOSFET)は、エンハンスメント形とデプレッション形があり、それぞれ、Nチャネル型とPチャネル型に分類される。<br> 絶縁ゲートトランジスタ(IGBT)は、Nチャネル型とPチャネル型に分類される。<br> <br> トランジスタの種類を下図に示す。<br> [[ファイル:ErectricParts Transistor FET IGBT 1.jpg|フレームなし|中央]] <br> <u>※補足</u><br> <u>バイポーラトランジスタには、派生型として抵抗を内臓した抵抗内蔵型トランジスタ(デジタルトランジスタ)というものが存在する。</u><br> <br><br> == バイポーラトランジスタ(BJT)、MOSFET、IGBTの特徴 == バイポーラトランジスタ(BJT)、金属酸化膜半導体FET(MOSFET)、絶縁ゲートトランジスタ(IGBT)の特徴を下図に示す。<br> <br> バイポーラトランジスタ(BJT)は、電流駆動であるが、金属酸化膜半導体FET(MOSFET)、絶縁ゲートトランジスタ(IGBT)は電圧駆動である。<br> また、スイッチング速度は、バイポーラトランジスタ(BJT)が低速、金属酸化膜半導体FET(MOSFET)は高速である。<br> 絶縁ゲートトランジスタ(IGBT)は比較的に高速であるが、MOSFETよりも劣っており、これがIGBTの欠点となっている。<br> [[ファイル:ErectricParts Transistor FET IGBT 2.jpg|フレームなし|中央]] <br><br> == バイポーラトランジスタ(BJT) == ===== バイポーラトランジスタ(BJT)とは ===== バイポーラトランジスタ(BJT)はNPN型とPNP型の2種類ある。<br> N形半導体とP形半導体をNPNの順番に接合したものがNPN型、PNPの順番に接合したものがPNP型となる。<br> <br> バイポーラトランジスタは電流制御素子である。<br> ベース端子に流れるベース電流I<sub>B</sub>によって、コレクタ-エミッタ間に流れるコレクタ電流I<sub>C</sub>を制御する。<br> <br> <u>※補足</u><br> <u>電子の移動度は正孔の移動度よりも大きいため、一般的に、NPNトランジスタの方が多く使用されている。</u><br> <br> ===== NPNトランジスタ ===== NPNトランジスタは2つのN型半導体で構成され、P型半導体の薄層によって分離されているバイポーラトランジスタである。<br> <br> ベース端子にベース電流I<sub>B</sub>が流れると、コレクタからエミッタに大きなコレクタ電流I<sub>C</sub>が流れる。<br> また、NPNトランジスタの多数キャリアは電子であり、少数キャリアは正孔となる。<br> <br> ===== NPNトランジスタの動作原理 ===== # エミッタに対してベースに正電圧を印加すると、ベースとエミッタのPN接合に順電圧が加わり、ベースからエミッタに向かってベース電流I<sub>B</sub>が流れる。<br>(ベースに電流が流れるということは、電子がエミッタからベースに向かって移動する) # しかし、P型半導体の部分は構造的に薄く作られているので、P型半導体に流入してきた電子の多くがコレクタに抜け出す。 # その後、コレクタ-エミッタ間電圧V<sub>CE</sub>によって電子が誘導されてコレクタ方向に移動する。<br>(電子がコレクタ方向に移動するということは、コレクタからエミッタに向かってコレクタ電流I<sub>C</sub>が流れる) <br> ===== PNPトランジスタ ===== PNPトランジスタは2つのP型半導体で構成され、N型半導体の薄層によって分離されているバイポーラトランジスタである。<br> <br> ベース端子にベース電流I<sub>B</sub>が流れると、エミッタからコレクタに大きなコレクタ電流I<sub>C</sub>が流れる。<br> また、PNPトランジスタの多数キャリアは正孔であり、少数キャリアは電子となる。<br> <br> PNPトランジスタの動作原理については、NPNトランジスタの動作原理と同様に考えればよいため省略する。<br> <br> ===== 抵抗内蔵型トランジスタ ===== バイポーラトランジスタの派生として、抵抗を内臓した抵抗内蔵型トランジスタ(Bias Resistor Built-in Transistor：BRT)がある。<br> 抵抗内蔵型トランジスタは、デジタルトランジスタ(デジトラ)と呼ばれることもある。<br> <br> デジタルトランジスタではベース抵抗R<sub>B</sub>のことを入力抵抗R<sub>1</sub>、ベース-エミッタ間の抵抗R<sub>BE</sub>のことを入力抵抗R<sub>2</sub>と表す。<br> <br> バイポーラトランジスタをスイッチ用途として使用する場合、ベース抵抗R<sub>B</sub>とベース-エミッタ間の抵抗R<sub>BE</sub>を接続して、<br> 入力電圧V<sub>IN</sub>をHighまたはLowと切り替えることで、バイポーラトランジスタをON/OFF制御する。<br> デジタルトランジスタには、このベース抵抗R<sub>B</sub>とベースエミッタ間の抵抗R<sub>BE</sub>が内蔵されているので、入力電圧V<sub>IN</sub>を印可するだけで、ON/OFF制御することができる。<br> <br> 入力抵抗R<sub>1</sub>とR<sub>2</sub>の抵抗比率(R<sub>2</sub>/R<sub>1</sub>)により、トランジスタが動作する電圧(入力オン電圧)とトランジスタがオフする電圧(入力オフ電圧)を変えることができる。<br> <br> バイポーラトランジスタに抵抗を内蔵しているため、主に以下の5つのメリットがある。<br> * 実装面積の削減 * 実装時間の削減 * 実装費の削減 * 部品点数の削減 * トランジスタ単体コストの削減 <br> デジタルトランジスタは、大きく分けて4種類ある。<br> また、入力抵抗(ベース-エミッタ間の抵抗)R<sub>2</sub>が接続されているものと接続されていないものが存在する。<br> [[ファイル:ErectricParts Transistor FET IGBT 3.jpg|フレームなし|中央]] <br><br> __FORCETOC__ [[カテゴリ:電子部品]]
トランジスタ - トランジスタの種類と特徴
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