トランジスタ回路／NPNトランジスタ             

NPNトランジスタのスイッチング動作を電子回路シミュレータLTspiceを利用し
シミュレーションします。
 1)  Toolbarの回路図作成アイコンを使用し部品配置と結線を行います。

 2) トランジスタTR1の選択をします。TR1を右クリック／[Pick New Transistor] クリック
   


Rohmの2SC4081を選択します。
 3) 回路電源の｢POW｣の設定を行います。

 4) 入力信号となる｢SIG｣の設定を行います。

 5) Simulate／Edit Simulation Commandによりシミュレーションの設定を行います。


 6)  をクリックしますとグラフエリアが追加され、シミュレーションを開始します。
グラフエリアにマウスポイントを置くとコマンドラインにが表れますので、
｢Add Plot Pane｣にて、グラフ表示データの数だけグラフエリアを準備します。
グラフエリアをまず選択し、回路図上でプローブにてグラフ表示データを選択します。
     選択したグラフエリアにデータが表示されます。

I(R1)は回路図上で左→右に流れます。
電流プローブ方向が逆の場合は抵抗R1の左右を逆接続し直します。
 7) TR-ON時のグラフに注目するためＸ軸を1msとします。

V(out)が下がり始めた時のV(SIG)を、カーソルを利用し読みます。

 8) V(out)がほぼ0Vになった時のV(SIG)を、カーソルを利用し読みます。


 9) 動作説明

a. R1：ベース電流制限抵抗  R2：ベース抵抗  R3：コレクタ電流IC制限抵抗
b. ベース電流IBにhFE(電流増幅率)を掛けた電流をICに流すことが出来ます。
        IC＝IB×hFE  （ICはR3により制限されます。）
c. ベース電流IBは、Vbがある一定以上の電圧になると流れます。
        R2はトランジスタTR1の動作を安定させる抵抗です。
IB＝IR1−IR2    IR1＝(VI−Vb)／R1    Vb＝IR2×R2
d. IB＝IR1−IR2＞0となるとICに電流が流れ始め、VOUTが下がり始めます。

   

e. 簡易的なベース電流制限抵抗R1の算出法
     R1＝(VI−Vb)／IR1
     R1＝(VI−Vb)／(IB＋IR2)
     R1＝(VI−Vb)／(IB＋Vb／R2)
  TR1が十分にONするためには、
     IB＞IC／hFEmin
     R1＜(VI−Vb)／[IC／(hFEmin／2)＋Vb／R2]           2：安全係数
  VI＝3.0[V]でTR1をONさせるには、
    R1＜(3−0.7)／[5mA／(120／2)＋0.7／4.7kΩ] [kΩ]   120：データーシート
     R1＜9.9 [kΩ]  となります。                        0.7：Fig2
     
 10) 2SC4081 データーシート ［引用：Rohm データーシート］

Fig1：ｈＦＥ特性

Fig2：ＶＢＥ特性

Fig3：ＶＣＥ特性