NPNトランジスタ回路を扱う場合、重要な側面の1つは、エミッタ抵抗器の値を計算することです。 NPNトランジスタサプライヤーとして、エンジニア、愛好家、専門家からのこのトピックに関する多くの問い合わせに遭遇しました。このブログ投稿では、エミッタ抵抗値の値を計算し、根本的な原則を説明し、実用的な例を提供するプロセスを掘り下げます。
NPNトランジスタ回路でのエミッタ抵抗器の役割を理解する
計算に飛び込む前に、NPNトランジスタ回路でのエミッタ抵抗器の役割を理解することが不可欠です。エミッタ抵抗器は、いくつかの重要な機能を果たします。まず、トランジスタの動作点を安定させるのに役立ちます。負のフィードバックを提供することにより、トランジスタのコレクター電流の感度を温度とトランジスタパラメーターの変動に減らします。この安定性は、回路で一貫したパフォーマンスを維持するために重要です。
第二に、エミッタ抵抗器を使用して、トランジスタのバイアス電流を設定できます。適切な抵抗値を選択することにより、エミッターを通る流れる電流の量を制御できます。これは、コレクター電流と回路の全体的な動作に影響します。
エミッタ抵抗値を計算する基本原則
エミッタ抵抗値の計算は、トランジスタ操作とオームの法則の基本原則に基づいています。オームの法則では、抵抗器を横切る電圧は、抵抗を流れる電流に抵抗（v = IR）を掛けたものに等しいと述べています。 NPNトランジスタ回路のコンテキストでは、この法則を使用してエミッタ抵抗器の値を決定できます。
単純な共通 - エミッタNPNトランジスタ回路を考えてみましょう。この回路では、トランジスタのベースエミッター接合部が偏りがあり、電流がエミッタ抵抗器を通過します。エミッタ抵抗器（$ v_e $）の電圧は、供給電圧（$ v_ {cc} $）、コレクター-emitter電圧（$ v_ {ce} $）、およびコレクター抵抗（$ v_ {r_c} $）の電圧の関係を使用して計算できます。
エミッタ電流（$ i_e $）は、npnトランジスタのコレクター電流（$ i_c $）にほぼ等しくなります。これは、ベース電流（$ i_b $）は通常、コレクターとエミッタの電流と比較してはるかに小さいためです。つまり、$ i_e \ amplx i_c $です。
$ v_e = i_e \ times r_e $、$ r_e $がエミッタ抵抗器であることを知っています。 $ r_e $を計算するには、$ v_e $と$ i_e $の値を知る必要があります。
ステップ - by-ステップ計算プロセス
ステップ1：目的のエミッタ電流（$ i_e $）を決定する
最初のステップは、回路の目的のエミッタ電流を決定することです。この値は、アプリケーションの特定の要件に依存します。たとえば、回路が小さな信号アンプの場合、エミッタ電流は数ミリアンペアの範囲にある可能性があります。パワーアンプの場合、エミッタ電流はいくつかのアンペアになる可能性があります。
回路には、$ i_e = 2 $ maのエミッター電流が必要であると仮定します。
ステップ2：エミッタ電圧（$ v_e $）を計算する
エミッター電圧は、回路のバイアス要件に基づいて計算できます。一般的な - エミッタ回路では、エミッタの電圧は通常、ベース電圧よりも数10分の1の電圧です。シリコンNPNトランジスタの場合、ベース - エミッタ電圧（$ v_ {be} $）は約0.7 Vです。
ベース電圧（$ v_b $）がわかっている場合、エミッター電圧を$ v_e = v_b -v_ {be} $として計算できます。ベース電圧が$ v_b = 1 $ vに設定されていると仮定しましょう。その後、$ v_e = 1-0.7 = 0.3 $ v。
ステップ3：エミッタ抵抗値（$ r_e $）を計算する
オームの法則を使用して、エミッタ抵抗値を$ r_e = \ frac {v_e} {i_e} $として計算できます。 $ v_e = 0.3 $ vおよび$ i_e = 2 $ ma（または$ 2 \ times10^{-3} $ a）の値を置き換えます。
$ r_e = \ frac {0.3} {2 \ times10^{ - 3}} = 150 \ omega $
実用的な考慮事項
実際のアプリケーションでは、エミッタ抵抗値を計算する際にいくつかの実際的な考慮事項があります。
温度効果
エミッタ抵抗の抵抗は、温度とともに変化する可能性があります。これは、回路の安定性に影響を与える可能性があります。温度変化の影響を最小限に抑えるには、低温係数の抵抗器を使用することをお勧めします。
許容範囲
抵抗器には許容値があり、実際の抵抗が公称値から変化する範囲を示します。たとえば、5％の耐性を持つ抵抗器は、実際の抵抗が公称値の$ \ PM5％$以内になる可能性があることを意味します。エミッター抵抗値を計算するときは、この耐性を考慮して、回路が目的の仕様内で動作することを確認することが重要です。
電力散逸
エミッタ抵抗器は、熱の形で電力を消散させます。抵抗器で消費される電力は、式$ p = i^2r $を使用して計算できます。ここで、$ i $は抵抗を流れる電流であり、$ r $は抵抗です。散逸した電力を処理できる電力評価を備えた抵抗器を選択することが重要です。それ以外の場合、抵抗器が過熱して故障する可能性があります。
さまざまなNPNトランジスタアプリケーションの例
Low -Power Amplifier
低電力増幅器回路では、電力消費を低く抑えたいと思うかもしれません。たとえば、aを使用している場合低消費電力NPNトランジスタ、エミッタ電流は0.5 mAの範囲である可能性があります。エミッター電圧は$ v_e = 0.2 $ vであると仮定します。オームの法則を使用すると、エミッター抵抗値は$ r_e = \ frac {0.2} {0.5 \ times10^{-3}} = 400 \ omega $です。
高速度スイッチング回路
高速スイッチング回路では、高速スイッチング時間を確保する必要があります。 a高速スイッチングNPNトランジスタこのようなアプリケーションでよく使用されます。高速スイッチング回路のエミッタ電流は比較的高くなる可能性があります。たとえば、$ i_e = 5 $ ma。エミッタ電圧が$ v_e = 0.5 $ vの場合、エミッタ抵抗値は$ r_e = \ frac {0.5} {5 \ times10^{-3}} = 100 \ omega $です。
結論
NPNトランジスタ回路でのエミッター抵抗器の値を計算することは、回路設計の基本的な側面です。トランジスタ操作の基本原則を理解し、オームの法則を使用することにより、特定のアプリケーションの適切な抵抗値を決定できます。ただし、温度効果、耐性、電力散逸などの実用的な要因を考慮することが重要です。
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参照
- Sedra、As、＆Smith、KC（2015）。微小電子回路。オックスフォード大学出版局。
- Boylestad、RL、＆Nashelsky、L。（2012）。電子デバイスと回路理論。ピアソン。
