トランジスタのhパラメータについて

質問

npn型トランジスタのhパラメータの計算です。

h_ie と h_fe は V_CE 一定、
h_re と h_oe は I_B 一定の条件で求められるはずなのですが、データシートをやその他資料を調べると V_CE 一定と I_C 一定の測定条件での結果が書いてあります。

なぜ I_C 一定での測定なのでしょうか？
I_B 一定の条件からの導出は間違っているのでしょうか？

資料：2SC945

回答No.5

xpopo · ベストアンサー

こんばんは、

>確かにベース電圧V_BEは0.6[V]程度です。V_CE:1[V]→5[V]の範囲では
>h_feの値も安定し、わずかに増加しています。実際にh_feを決定する
>のはこの範囲の任意の>V_CEでよいのでしょうか？

　そうですね、その範囲ならば、ベース－コレクタ間のP-N接合は逆バイアス
状態になりますので良いと思います。

　なお、VCEがVBEより低くなった状態を一般に飽和状態と呼びます。
飽和状態では前の回答で説明したようにhfeが大きく低下します。

お礼

長々と付き合っていただいてありがとうございましたm(_ _)m

とてもわかりやすかったです。

もっと勉強しなくてはいけないです・・・＞＜

回答No.4

xpopo

回答NO.3の訂正です。

最後から10,11行目

>ベース－コレクタ間の電圧VCEは　
>　　VCE=VBE-0.05V＝0.6V-0.05V＝0.55V　に順方向にバイアスされてます。

でVCEは間違いで、VCEをVBCに以下のように訂正してください。

ベース－コレクタ間の電圧　VBC　は　
　　VBC　=　VBE-0.05V＝　0.6V-0.05V　＝　0.55V　に順方向にバイアス
されてます。

回答No.3

xpopo

>Vceの条件が変化するとHfeの値は変化するのでしょうか？
>実験結果ではIb-Icグラフの傾きより、Vce:0.05[V]→0.2[V]　
>のとき、Hfe:10→90　となりました.

　Vceの変化でhfeが変化するのはベース－コレクタ間のジャンクションに
広がる空乏層の厚みがVceの変化がVcbの変化としてベース－コレクタ間
のジャンクションに加わり変化します。結果として実効的なベース幅が
変化して、hfeが変化します。
　一般に、この現象はアーリー効果と呼ばれてます。

　ただし、KabosuOrangeさんの実験ではVecの値が極端に小さい領域で
実験されてます。Vceがベース－エミッタ間電圧VBEより低くなってくると
ベース－コレクタ間のP-N接合は順バイアス状態になってしまいます。
実験のVce:0.05[V]→0.2[V]、この条件下ではベース－コレクタ間は
順バイアス状態になってます。
　一方、トランジスタのベースから各電極（コレクタ、エミッタ）への
接合ダイオードのP-N接合の接合面積はベース－コレクタ間のダイオードの
方が、ベースエミッタ間よりかなり大きいので接合に流れる電流が同じ
電流値ではベース－コレクタ間接合の順方向電圧降下がベース－エミッタ間
接合の順方向電圧降下より小さくなります。
　Vceが0.05Vの時はベース－コレクタのP-N接合は順バイアス状態になってる
と考えられ、　Vceが０．０５V　の時、ベース電圧VBEは０．６V程度はある
と思いますので、ベース－コレクタ間の電圧VCEは　
　　VCE=VBE-0.05V＝0.6V-0.05V＝0.55V　に順方向にバイアスされてます。
この時にはベース電流はベース－エミッタ間接合だけでなく、ベース－コレクタ
間接合にも流れている状態になります。その結果、ベース電流が多く流れるため
hfeは小さく観測されることになります。
　Vceが０．０５Vから０．６V程度まで上昇してゆくと、ベース－コレクタ接合
に流れる電流は徐々に減少し、hfeは大きくなってゆきます。
　Vceが０．６V程度を超えたあたりから上の電圧ではベース－コレクタ間接合
は逆バイアス状態になり最初に説明したアーリー効果が支配的になります。
この場合もVceが大きくなるにしたがってhfeは大きくなってゆきます。

補足

丁寧な説明ありがとうございますm(_　_)m

初学者ですが少し理解できました。

V_CEの測定範囲ですが、実際は0.05[V]→5[V]で測定しておりまして、昨日はまだ目を通していませんでした…

確かにベース電圧V_BEは0.6[V]程度です。V_CE:1[V]→5[V]の範囲ではh_feの値も安定し、わずかに増加しています。実際にh_feを決定するのはこの範囲の任意のV_CEでよいのでしょうか？

回答No.2

xpopo

今日は、

参照されている資料は多分

　　http://www2.famille.ne.jp/~teddy/tubes/image/c1815.pdf

の3ページ目に載ってるような２つのhパラメータの図について質問されている
のだと思います。

>なぜ I_C 一定での測定なのでしょうか？
>I_B 一定の条件からの導出は間違っているのでしょうか？

　まず、I_B一定の条件からの導出は間違ってません。
I_C一定での測定条件にする理由は；

　１）トランジスタを使用して設計する場合、動作点が重要です。
　　　普通、動作点はトランジスタのI_Cで考えます。ベース電流で
　　考える場合は少ないです。
　　トランジスタのユーザーにとってその方が便利ですから。

　２）I_BとI_Cの関係は直流増幅率hfeで単純な関係にあるので、
　　　I_C一定の条件はI_B＝I_C／hfeから容易に計算できますので
　　特に不都合は発生しません。

ということだと思います。

補足

回答ありがとうございます。
I_Bからでも大丈夫なんですね～

Vceの条件が変化するとHfeの値は変化するのでしょうか？

実験結果ではIb-Icグラフの傾きより、Vce:0.05[V]→0.2[V]　のとき、Hfe:10→90　となりました.

回答No.1

tadys

＞なぜ I_C 一定での測定なのでしょうか？
I_C一定では測定していませんよ。

通常のデータシートのグラフでHfeに関するグラフでは横軸にI_C、縦軸にHfeを取ります。
測定条件として［Vce=6V］などと書いてあります。
このグラフは、Vce一定でI_Cが変化しているグラフです。

実際にこのグラフを書くときは次のようにします。
コレクタの電源として一定の電圧を発生する定電圧電源を用意します。
ベースの電源として一定の電流を発生する定電流源を用意します。
I_Cの値が希望の値になる様にI_Bの電流を調整します。
Hfeの値を Hfe=I_C／I_B で求めます。
測定したI_CとHfeをグラフ上にプロットします。
色々なI_Cについてプロットするとグラフが完成します。

補足

回答ありがとうございます。

実際に実験を行ったのですが、測定方法がI_Bをステップ状に増やしていき、その時々のI_C,V_CE,V_BEを測定するというものだったので…

Vceの条件が変化するとHfeの値は変化するのでしょうか？

実験結果ではIb-Icグラフの傾きより、Vce:0.05→0.2　のとき、Hfe:10→90　となりました。