トランジスタの足の並び方で

質問

高校物理の教科書でトランジスタの説明を見ると、npnと並び、それぞれからエミッタ(E)、ベース(B)、コレクタ(C)という順番で足が出ています。でも、実際のトランジスタ（2SC1815とか）を見ると、足の並びがE、C、Bでベースが端に来ています。これはなぜなのでしょうか。よろしくお願いします。

回答No.3

sunspot_number · ベストアンサー

denkoiさんが高校生ですとちょっと以下の説明は難しいかもしれませんが、
不明な点(用語は出来るだけインターネットで検索願います)は補足要求下さい。

おしゃるように2SC1815の場合は三つある端子の中央がコレクタになっていますね。

パッケージはエポキシ樹脂で覆われていますので中の様子が直接は見えませんが、
三つの端子の(樹脂で覆われた)先の形状は中央のコレクタと両側のベースとエミッタでは全く異なります。

中央のコレクタの端子になる金属板(両側の端子と違って面積が大きい)の上にトランジスタを形成する半導体チップが乗っています。

そしてそのトランジスタを形成するチップは一番下がコレクタになるシリコン基盤でその上にベースとエミッタになる部分が形成されます。2SC1815の場合はエピタキシャル・プレーナー型。
そしてその両側の端子にベースとエミッタが電線（金，アルミニウムなど）で結ばれます。

実際には一枚のシリコン・ウェハー上に数百(今では千を超える？)個のトランジスタ・チップが形成されてウェハー・カッターで切り離されたものがコレクタ端子になる電極上に載せられます。

トランジスタの場合、コレクタでの発熱が一番多いのでコレクタが中央というのは放熱という面では合理的な配置なのです。
2SC1815のような小電力(小信号)用(数百mW)のトランジスタでは実感が湧きませんが数W以上のトランジスタでは放熱は大きな問題になります。

そしてチップ上のベースとエミッタから両側の端子に電線を張る（ワイヤーボンディング）のが使用する電線の量が少なくて済むのもコストの点でも有利です。
もしベースもしくはエミッタを中央に配置すると端っこのコレクタ端子上に乗ったチップから他の端子への配線は中央の端子、そしてその先にと中央の端子の上を超えて長い距離になりますから、それを避けるには最遠の電極端子の形状を"コ"の字型にして中央の端子をぐるっと迂回しコレクタのそばまでもってくる必要があります。

小信号用のトランジスタでは放熱よりむしろこちら(コスト)が重視されます。
半導体に限りませんがコスト削減は企業にとって、また同時に消費者にとっても大事な問題なのです。
そして今では電子部品は量産では表面実装用が多用されます。

高周波電力増幅用のトランジスタの中にはコレクタではなくてエミッタ端子が中央であったり、エミッタが金属製パッケージに接続されているものもあります。これはコスト高になりますが要求される性能を満たす為なら許されます。それを使う人は値段より仕様を満たす事を優先します。

教科書のトランジスタの原理図では単純にN・P・Nの三つが描かれていて、
「あれっ！？　コレクタとエミッタを入れ替えても同じように動くの？」って疑問が生じます。
でも実際に製品になっているトランジスタではコレクタとエミッタに物理的に大きな差がありますので入れ替える訳にはまいりません。

お礼

ご回答をありがとうございます。
詳しい理由など頂いて嬉しいです。端子の順番も深い訳があるのですね。難しい言葉がいっぱいあるのでもう少し調べてみようと思います。

回答No.2

se-ichi06

参考までに・・・

電気科卒です。学生時代は、よくＩＣやトランジスタをたたき割って中の構造を確認していました。

壊れたＩＣやトランジスタはどんどん破壊してみて下さい。中の構造がよく分かります。

Ｃ１８１５は、＃１さんも回答されているように、確かそうのようなプロセスで製造されていたような気がします。

お礼

ご回答をありがとうございます。
自分の目で確かめること、忘れていました。
今は手元にないので分解できないのですが、後でやってみようと思います。どんな工夫が隠れているのか楽しみです。ありがとうございました！

回答No.1

MiracleCat

確か、真ん中の端子が基板になってその上に半導体のチップが乗せられていて、両側の端子に配線されているためそのような配置になっているのだと聞いたことがあるような気がします。

お礼

ご回答をありがとうございます。
どのように作られているか、ということですよね。
作り方のプロセスを調べるとよさそうですね。
ヒントをありがとうございます。