コレクタ－ベース間の電流について。

質問

無安定マルチバイブレータの実験をしたのですが、分からないことがあります。
トランジスタは、ベースとエミッタ間、コレクタとエミッタ間にだけ電流が流れるというのは分かるのですが、ある条件下では、これら２つの経路以外にコレクタとベース間にも電流が流れると聞きました。小さなトランジスタになればなるほど顕著にあらわれるらしいのですが、どのような条件になるとコレクタとベース間にも電流が流れるのでしょうか？
またそこに電流が流れるとどのような現象が起こり、無安定マルチバイブレータの動作を乱すのでしょうか？
教えてください。よろしくお願いします。

回答No.3

LCR707 · ベストアンサー

ＮＰＮトランジスタで、コレクタからベースに流れる電流は、Teleskopeさんの回答にもあるように、Icboがあります。これはＰＮ接合の逆バイアス漏れ電流みたいなもので、印加電圧や温度の影響を受けます。小信号トランジスタでは、最悪値で 1μA というようなレベルです。
　Icboは、コレクタからベースに流れるので、バイアス回路にもよりますが、その何割かはベースからエミッタに流れ、ベース電流になります。従って、これを直流電流増幅率 hFE 倍した電流が、コレクタエミッタ間に流れ、トランジスタのバイアス動作点を変動させます。つまり、直流アンプや交流アンプの基準動作点を変動させる原因の１つです。しかし、無安定マルチバイブレータの回路は、フルスイングのスイッチングをする回路なので、このような動作点の変動はほとんど問題になりません。双安定マルチバイブレータなら、スレッショルドレベルにいくらかの変動を与えるかも知れませんが、コレクタ電流を 0.1mA 以下で設計しない限り、ほとんど問題にならないでしょう。

　一方、ＮＰＮトランジスタで、ベースからコレクタの方向に流れる電流というのも考えられます。しかし、ベースからコレクタに直流電流が連続して流れるとしたら、それは明らかに回路がおかしいのであって、問題外です。しかし、見かけ上これに少し似たような現象があります。
　バイポーラトランジスタをスイッチング動作させる場合、充分なベース電流を流してコレクタを飽和させます。小信号トランジスタでは、コレクタエミッタ間電圧は 0.2V 位になります。ベースエミッタ間電圧は 0.7V 位なので、コレクタよりベースの方が電圧が高くなります。だからと言ってベースからコレクタに電流が流れているわけではありません。ただし、過剰なベース電流の一部が、コレクタベースの接合面に余剰キャリアとなってして蓄積されます。そのため、ベース電流を切ってトランジスタをオフさせても、余剰キャリアが吸い出されるまではコレクタ電圧が上昇しない現象が生じます。これを蓄積時間 ts と言います。小信号トランジスタで、特にスイッチング用に作られていないものでは、1μS 前後になることもあります。従って、無安定マルチバイブレータの発振周波数を100kHz位で設計していれば、この影響が出て発振周期が長めになることがあります。

＞＞小さなトランジスタになればなるほど顕著にあらわれる
というのは、よくわかりません。Icboにしても、蓄積時間にしても、大きなトランジスタの方が一般的に大きくなります。もちろんそれなりに回路を設計するので、影響が大きいかどうかは別問題ですが。

お礼

とても詳しい回答でありがとございました。

回答No.4

Teleskope

質問者の請求を逸脱して恐縮だが一応指摘しておきます。

マルチバイブレータの遷移の進行順序

　　　＿＿＿＿
　 ／　　　　　　Vbe　　１．片方のベース電圧が
／　　　　　　　　　　　　　　オンレベルに達した。

──┐　　　　　 off　　２．その結果
　　　└───　on　　　　　オフからオンに転じた。

──┐Vbe　　　　　　　３．それが反対側トランジスタの
　　　│　　　　　　　　　　　 ベース電圧を負に振り、
　　　 |　　／
　　　 |／　　　　　　

　　　┌───　　　　　４．オフに転じさせる。
──┘　　　　　　　　　　　　蓄積時間が無い場合の図。

　　　　 ┌───　　　　　同、蓄積時間が有る場合の図。
───┘　　　　　

　因果関係は１～４の順に進行するゆえ、
蓄積時間の有無は１の駆動に影響を及ぼし得ない。１はすでにオン済みゆえ。

蛇足ながら；３の波形が負に大きく振れた時にトランジスタのベースエミッタ間逆耐圧（せいぜい5V）を越さぬよう工夫が必要。

回答No.2

Teleskope

コレクタ～ベース間を通る電流は下記の種類がある
１．ベース～コレクタ間には常に微小な電流が存在している。初等レベルでは教えないだけである。
２．コレクタ電圧を高くしてゆくと耐圧限界を越えた所で雪崩現象が起き大きな電流が流れる。

１はコレクタ遮断電流Icboと呼び温度と共に急激に増加する。これが問題になるケースは主にベースに何も繋がってない状態にした場合や、コレクタ抵抗が非常に大きな場合である。マルチバイブレータでこれが時定数コンデンサの充電に影響するのならそれは設計が不適切と言わざるを得ないので初等レベルにそぐわない。
２の場合なら小さなトランジスタとは耐圧が小さなトランジスタの事か？

もし課題なら原文をくずさず示して欲しい。話し言葉に変えられると読む側によく意味が通じないので。

お礼

小さなトランジスタとはおそらくその事と思います。
なんとかなりそうです。ありがとうございました。

回答No.1

fuelempty

これのことかな？。

ＶＣＢＯとか、ＶＣＢＯのこと言ってるんでは？。

参考URL：

http://nippon.zaidan.info/seikabutsu/1997/01210/contents/044.htm

お礼

このようなサイトがあるのですね。
参考になりました。ありがとうございます。