トランジスタの静特性 Ic-Vce特性

質問

実験で原因がよくわからない結果が出て悩んでいます。
↓結果
http://hmw3.ee.ous.ac.jp/tran.bmp

Ic-VCE特性を測定したんですが普通ならVceがもっと低い電圧で
鋭く立ち上がると思うんですが、非常に緩やかな立ち上がりになりました。こういった特性のトランジスタが存在するんでしょうか？
それともただの故障してるだけなんでしょうか？
よろしくお願い致します

回答No.2

inara · ベストアンサー

>Vceがもっと低い電圧で鋭く立ち上がると思うんですが

電流増幅率の小さいトランジスタの場合、活性領域（Ic が Vce によらず一定となる部分）でのコレクタ電流がもともと小さいので、飽和領域（Ic が Vce に比例して増える部分）の傾斜は当然小さくなります。普通、飽和領域の抵抗（Vce/Ic）は10Ω程度ですが、このトランジスタは100Ωと大きいようです。飽和領域の幅（Vceの幅）が大きいのは、そのトランジスタが増幅できる電流の限界に近づいているからだと思います（ ib が大きいほど飽和領域が広くなってくる）。以下に書きましたが、実験のコレクタ電流 Ic の範囲で、電流増幅率が Ic とともに低下しているので、特性の上限に近い部分で動作しているものと思われます。実験で使ったトランジスタの型番が分かれば正常かどうか分かると思いますが、これだけでは何とも判断しかねます。ただ、添付図（http://hmw3.ee.ous.ac.jp/tran.bmp）を見たろ、気づいた点が２つあります。

（１） Vce<1V の領域で特性が重なっている
Vc が小さい領域では電流増幅率が下がってくるので、Ic-Vce特性は原点（Ic = 0、Vce = 0） を通る直線状になりますが、緩やかに下がるので特性が重なることはないはずです。重なるというのは ib を増やしても Ic が増えない → 電流増幅率がゼロ？

（２） Vce = 10V のとき、ib を増やすほど電流増幅率が低下している
　　　　　ib = 200uA のとき Ic = 10mA → Ic/ib = 50
　　　　　ib = 400uA のとき Ic = 15mA → Ic/ib = 38
　　　　　ib = 600uA のとき Ic = 17mA → Ic/ib = 28
2SC1815などの小信号用トランジスタは、Vce が10Vと高ければ、広範囲の Ic にわたって電流増幅率が一定です。資料 [1] にある 2SC1815 の hfe-Ic 特性のように、Ic = 0.1mA～100mA まで hfe はほぼ一定です。ただ、高耐圧トランジスタは、Ic の増加と共に hfe が下がる傾向があります。資料 [2] にある 2SC3138 の hfe-Ic 特性は Ic が 15mA を超えると hfe が急減します。これは同ページの上にある Ic-Vce特性からも分かるように、上側ほど特性がつまってきています（ ib を増やしてもそれに比例して Ic が増えない）。実験で使ったトランジスタがどういうものか分かりませんが、高耐圧用（Vcboが150V以上）ならばそういう傾向があるかもしれません。

[1]　2SC1815データシート（2ページ hfe-Ic特性）　http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/2SC1815_ja_datasheet_071101.pdf
[2]　2SC3138データシート（3ページ hfe-Ic特性）　http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/2SC3138_ja_datasheet_071101.pdf

補足

詳しい回答ありがとうございます。
>トランジスタの型番が分かれば
申し訳ありません、ちょっと確認できない状態にあります。
何度か同様の機器で測定器と実験で測定したんですが、そのときは５０倍ぐらいの電流増幅率が出ていました。
実験序盤で間違ってIbに逆電流を掛けてしまったんですがそれが原因で壊れてしまった、という可能性はありますでしょうか？

回答No.3

snow16

> 何度か同様の機器で測定器と実験で測定したんですが、そのときは５０倍ぐらいの電流増幅率が出ていました。
> 実験序盤で間違ってIbに逆電流を掛けてしまったんですがそれが原因で壊れてしまった、という可能性はありますでしょうか？

もし、同じ種類の別のトランジスタをお持ちでしたら、同じ測定系で評価してみて下さい。もし、評価結果が正常ならば、測定系は正常です。
その上で、特性がおかしいとおっしゃっているトランジスタを同一の測定系で評価して、以前は正常な特性が得られていたにもかかわらず、異常な評価結果が出ているとしたら、それはトランジスタが壊れているということで間違いないと思います。
Ibの向きを逆にかけてしまったために、接合が壊れてしまったのでしょう。しかし、そのことを最初から書いておいてくれれば、皆さんもっと早くから的確なアドバイスを下さったのにと思います。

お礼

ありがとうございます、試してみます。

回答No.1

miyabi51

アドバイスです。
汎用のシリコンバイポーラNPNトランジスタとした場合，特性としておかしいですね。
トランジスタの品種・定格は？
グラフの電流目盛りを明確に記載してください。
測定回路を再度確認すること，測定機器の内部抵抗による影響を考察する必要があると思います。