最初のバイポーラ接合トランジスタは、1947年にベル研究所で発明されました。「2つの極性」はバイポーラと略されるため、バイポーラ接合トランジスタと呼ばれます。BJTは、コレクタ（C）、ベース（B）、エミッタ（E）の3端子デバイスです。トランジスタの端子を特定するには、特定のBJT部品のピン配列が必要です。データシートに記載されています。BJTには、NPNトランジスタとPNPトランジスタの2種類があります。このチュートリアルでは、PNPトランジスタについて説明します。上の画像に示されている、PNPトランジスタの2つの例である2N3906とPN2907Aについて考えてみましょう。
製造プロセスに基づいて、ピン構成が変更される可能性があり、これらの詳細は、トランジスタの対応するデータシートに記載されています。ほとんどすべてのPNPトランジスタは上記のピン構成です。トランジスタの電力定格が増加するにつれて、必要なヒートシンクをトランジスタの本体に取り付ける必要があります。バイアスのないトランジスタまたは端子に電位が印加されていないトランジスタは、下の図に示すように、背中合わせに接続された2つのダイオードに似ています。 PNPトランジスタの最も重要な用途は、ハイサイドスイッチングとクラスB複合増幅器です。
ダイオードＤ１は、ダイオードＤ２の順方向伝導に基づく逆方向伝導特性を有する。ダイオードD2にエミッタからベースに電流が流れると、ダイオードD1が電流を検出し、コレクタ端子に接地電位が印加されていれば、比例電流がエミッタ端子からコレクタ端子に逆方向に流れるようになります。比例定数はゲイン（β）です。
PNPトランジスタの動作：
上で論じたように、トランジスタは、空乏層を拡散するために必要とされる特定の障壁電位を有する２つの空乏層を有する電流制御デバイスである。シリコントランジスタの障壁電位は、25°Cで0.7V、ゲルマニウムトランジスタの25°Cで0.3Vです。使用されるトランジスタのほとんどの一般的なタイプはシリコンです。これは、シリコンが酸素に次いで地球上で最も豊富な元素であるためです。
内部操作：
pnpトランジスタの構造は、コレクタ領域とエミッタ領域にp型材料がドープされ、ベース領域にn型材料の小層がドープされています。コレクタ領域と比較すると、エミッタ領域は高濃度にドープされています。これらの3つの領域は2つのジャンクションを形成します。それらは、コレクター-ベースジャンクション（CB）とベース-エミッタージャンクションです。
負の電位のVBEが0Vから減少するベース-エミッタ接合の両端に印加されると、電子と正孔が空乏領域に蓄積し始めます。電位がさらに0.7Vを下回ると、バリア電圧に到達し、拡散が発生します。したがって、電子は正の端子に向かって流れ、ベース電流の流れ（IB）は電子の流れと反対になります。また、コレクタ端子にVCE電圧を印加すると、エミッタからコレクタへの電流が流れ始めます。PNPトランジスタは、スイッチおよび増幅器として機能できます。
動作領域と動作モード：
1.アクティブ領域、IC =β×IB–アンプ動作
2.飽和領域、IC =飽和電流–スイッチ操作（完全にオン）
3.カットオフ領域、IC = 0 –スイッチ操作（完全にオフ）
スイッチとしてのトランジスタ：
PNPトランジスタの用途は、ハイサイドスイッチとして機能することです。PSPICEモデルで説明するために、PN2907Aトランジスタが選択されています。ベースで電流制限抵抗を使用することを覚えておくべき最初の重要なこと。ベース電流が高くなると、BJTが損傷します。データシートから、最大連続コレクタ電流は-600mAであり、対応するゲイン（hFEまたはβ）がテスト条件としてデータシートに記載されています。対応する飽和電圧とベース電流も利用できます。
コンポーネントを選択する手順：
1.負荷によって消費される電流を使用してコレクタ電流を見つけます。この場合、200mA（並列LEDまたは負荷）および抵抗= 60オームになります。
2.トランジスタを飽和状態に駆動するには、トランジスタが完全にオンになるように十分なベース電流を引き出す必要があります。使用するベース電流と対応する抵抗を計算します。
完全に飽和させるために、ベース電流は約2.5mA（高すぎたり低すぎたりしない）です。したがって、以下は、スイッチがオフ状態である間、グランドに対してエミッタへの回路と同じベースへの12Vの回路です。
理論的にはスイッチは完全に開いていますが、実際には漏れ電流の流れを観察できます。この電流はpAまたはnAであるため無視できます。電流制御をよりよく理解するために、トランジスタは、ベース（B）を流れる電流に基づいて抵抗が変化するコレクタ（C）とエミッタ（E）の両端の可変抵抗と見なすことができます。 ）。
最初、ベースに電流が流れていないとき、CEの両端の抵抗は非常に高く、ベースに電流は流れません。ベース端子に0.7V以上の電位差が現れると、BE接合が拡散し、CB接合が拡散します。これで、電流はエミッタからベースに流れる電流に比例してエミッタからコレクタに流れ、ゲインも流れます。
ここで、ベース電流を制御して出力電流を制御する方法を見てみましょう。負荷が200mAであるにもかかわらず、IC = 100mAを修正します。データシートからの対応するゲインは、100〜300のどこかにあり、上記と同じ式に従います。
計算値からの実際の値の変動は、トランジスタの両端の電圧降下と使用される抵抗性負荷によるものです。また、ベース端子には12.5kOhmではなく13kOhmの標準抵抗値を使用しています。
増幅器としてのトランジスタ：
増幅とは、弱い信号を使用可能な形式に変換することです。増幅のプロセスは、ワイヤレス送信信号、ワイヤレス受信信号、Mp3プレーヤー、携帯電話などの多くのアプリケーションで重要なステップです。トランジスタは、さまざまな構成で電力、電圧、および電流を増幅できます。
トランジスタアンプ回路で使用される構成のいくつかは次のとおりです。
1.エミッタ接地アンプ
2.コレクタ接地アンプ
3.コモンベースアンプ
上記のタイプのうち、一般的なエミッタタイプが一般的で主に使用される構成です。動作はアクティブ領域で発生します。その一例がエミッタ接地アンプ回路です。アンプの設計では、安定したDCバイアスポイントと安定したACゲインが重要です。トランジスタが1つだけ使用されている場合のシングルステージアンプの名前。
上記は、ベース端子で印加された弱い信号がコレクタ端子で実際の信号のβ倍に変換される単段増幅器です。
一部の目的：
CINは、入力信号をトランジスタのベースに結合する結合コンデンサです。したがって、このコンデンサはソースをトランジスタから分離し、AC信号のみを通過させます。CEは、増幅された信号の低抵抗パスとして機能するバイパスコンデンサです。COUTは、トランジスタのコレクタからの出力信号を結合する結合コンデンサです。したがって、このコンデンサは出力をトランジスタから分離し、AC信号のみを通過させます。R2とREはアンプに安定性を提供しますが、R1とR2は一緒に分圧器として機能することにより、DCバイアスポイントの安定性を保証します。
操作：
PNPトランジスタの場合、コモンという言葉は負の電源を示します。したがって、コレクターと比較した場合、エミッターは負になります。回路は時間間隔ごとに瞬時に動作します。簡単に理解すると、ベース端子のAC電圧が増加すると、それに対応して電流が増加し、エミッタ抵抗を流れます。
したがって、エミッタ電流のこの増加は、トランジスタを流れるより高いコレクタ電流を増加させ、VCEコレクタエミッタドロップを減少させます。同様に、入力AC電圧が指数関数的に減少すると、エミッタ電流の減少によりVCE電圧が増加し始めます。これらの電圧の変化はすべて出力で瞬時に反射し、入力の波形は反転しますが、増幅されます。
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特徴 |
共通ベース |
エミッタ接地 |
共通コレクター |
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電圧利得 |
高い |
中 |
低 |
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現在のゲイン |
低 |
中 |
高い |
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パワーゲイン |
低 |
すごく高い |
中 |
表：ゲイン比較表
上記の表に基づいて、対応する構成を利用できます。