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トランジスタの増幅作用の原理について

yus********さん

2014/2/2010:27:27

トランジスタの増幅作用の原理について

エミッタ接地回路でnpn回路のトランジスタを用いて、ベース電流に交流を流した場合、なぜコレクタ側に増幅した交流成分が流れるのでしょうか?vccとして使っているのは15vの直流電源だとしてトランジスタで合流するのは15vの直流成分とベースにくる交流であり、それでコレクタ側になぜ増幅した交流がでてくるのかがわかりません。直流電圧を増幅したいときは単純に電池増やすとかでイメージできるのですが、交流電圧を増幅するにはどうすればいいのかイメージできません;;。
あと、交流成分はベースから入ったあとコレクタとエミッタ両方に出ていくのでしょうか?出力がなぜコレクタ側なのかわかりません。
2つの質問ですがよろしくお願いいたします;;。

補足npn型では、ベース電流の量によってコレクターエミッタ間の電流の量は決まるというのはわかったのですが、それだとコレクタとエミッタ両方において増幅された電流が出力されないのはなぜなのでしょうか。なぜコレクタのほうにしか増幅信号は出力しないのか謎です。電子がエミッタから出てくる量と同じ分だけプラスがコレクタが出てくるということは逆位相で、振幅は同じ波形になると思うのですが・・・。なんども質問すいません;;。

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ベストアンサーに選ばれた回答

編集あり2014/2/2111:12:24

>コレクタとエミッタ両方において増幅された電流が
>出力されないのはなぜなのでしょうか。
>なぜコレクタのほうにしか増幅信号は出力しないのか謎です。
コレクタ電流≒エミッタ電流
です。ただ、エミッタは動かない電位であるGNDにつながっているので、コレクタ側の電流しか利用できないのです。

ーーーー
DC電流の変化分を取り出し、交流信号とします。
バイアス電流を流しておき、増えたときを+、減ったときをーとして正負の信号を表します。
つまり、電流は常に上から下にしか流れていません。それを増減させるわけです。

>交流成分はベースから入ったあと
>コレクタとエミッタ両方に出ていくのでしょうか?
>出力がなぜコレクタ側なのかわかりません。
http://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n221207
これを見てください。インテル会長のアンドリュー・グローブが解説してくれます。

質問した人からのコメント

2014/2/22 14:45:52

降参 交流成分の意味を理解できていませんでした。直流成分も交流成分も瞬間瞬間ではひとつの値なのですね。電流と電圧の意味もごっちゃになっていました。トランジスタ内の構造がイマイチ理解できていませんでした。みなさん回答ありがとうございました。

ベストアンサー以外の回答

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mir********さん

2014/2/2107:29:42

補足読みました。
電流は、増幅されます。
Ic = β*Ib
Ic = gm*Vbe
が成立します。
バイポーラトランジスタには、
①エミッタ接地
②ベース接地
③コレクタ接地
の3つの使い方がありますが、
①と③では、出力に増幅された電流が出てきます。
②で、電流が増幅されないように見える理由は、以下です。
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1412092876...

-------------------------------------------------
これは、難しい問題だと思います。
本当に、トランジスタの増幅原理を理解なさりたい場合は、半導体の仕組みから学ぶ必要が出てくると思います。
本当に、トランジスタの増幅原理を理解なさりたい場合は、以下の本をお勧めします。
「システムLSIのためのアナログ集積回路設計技術」の㊤
です。
ですがこの本は、基礎知識が十分ないと読むのが難解です。
ですが、とても良書なんです。
基礎知識を持って読めば、とことん詳しく解説してくれている本です。

asa********さん

2014/2/2012:49:47

トランジスタはベース電流の変化でコレクタ電流が同じように変化する内部抵抗値が変わる半導体素子だからです

N型P型N型の三層に接合された半導体は真ん中のベース、エミッタ間のN型p型の電流を変化させるとNPNと流れるエミッタ、コレクタの間に流れるコレクタ電流も同じように影響されて変化するからです、これは電圧が高いVCC電流が同じように増えたり減ったりする、すなわち増幅作用です電流比が
増幅率です

これはコレクタだけでなくエミッタからも出力させることができます、NPNの半導体は自然界には存在しない人工的に作り出した不安定な移動電子配列になっており、それがエンドギャップという形で0.6ボルトを超えた微弱な電圧をベース、エミッタ間にかけるとVCCの電圧側にコレクタ電流が初めて流れるからです

yam********さん

2014/2/2010:39:42

交流という言葉の定義を勘違いしているか、トランジスタの動作を間違えて覚えているかのどちらかだね。

交流とはプラスマイナスが周期的に入れ替わること(電流が逆に流れると言っていい)。

トランジスタでは交流を扱うことはできない。

この二つの原則から考えると、質問の意味がわからなくなる。

>ベース電流に交流を流した場合

流せない。

負の電圧になるとベース電流は流れず、トランジスタが動作しなくなる。

>コレクタ側に増幅した交流成分が流れるのでしょうか

電流はコレクタからエミッタへの一方通行だから、逆に流れることはあり得ない。

だから、交流を増幅するときは、入力に直流を足して必ず正の電圧になるようにする。

増幅後に交流に戻すときは、コンデンサで直流成分を取り除く。

>コレクタとエミッタ両方に出ていくのでしょうか

ノー。

ベースからエミッタへの一方通行(ベース+コレクタ電流がエミッタに流れる)。

>出力がなぜコレクタ側なのかわかりません

別に、エミッタで取り出してもいいんだけどね。

回路次第。

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