- ベストアンサー
スイッチング特性
トランジスタまたはMOSFETを使用してスイッチング回路を作る場合は 飽和領域で行うと聞きます。 VCE（VDS）を変化させると、IC（ID）が大きく変わる領域だからと言う事はわかるのですが 活性領域内でもVCE（VDS）とIC（ID）の値が十分な条件を満たしていたとしたら 活性領域でもスイッチングさせようとしてもよろしいのでしょうか？ やはり活性領域内でスイッチングを行うことは問題外なのでしょうか？ ご回答よろしくお願いします。
- みんなの回答 （4）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
飽和させて使うのは、電圧振幅を簡単に決められるからです。 要はメカニカルなスイッチと同じように「つなぐ」「切る」という 感覚で使います。これに適した使い方は思い切り電流を流せる状態と、 ほとんど流れない状態、の2つを作り出し、一方をON,他方をOFFと思って スイッチと同じように使っている訳です。 スイッチというと、ほとんどがこの使い方なのですが、電流スイッチ というモノもあります。これは電圧振幅はどうでもよく、流す電流が ほとんど０と、ある一定電流、という2つの状態を作り出して一方を ON,他方をOFFとしています。 この場合は活性領域（能動領域）で使う方が電流値を管理しやすいです。 また、VCEを０V近くにすると過剰ベース電流が流れ、これがOFFを遅く します。これを避けるために飽和しないように工夫したスイッチが あります。いわゆるショットキトランジスタと呼ばれているものです。 トランジスタ自体をショットキ接合だけで構成しているわけでなはく、 ベース～コレクタ間にショットキダイオードをつないで、VCEが０Vに 近づくとベース電流をそちらに分流して飽和を防ぐものです。 これは能動領域とは違いますが、飽和でもないので、いわば中間 でしょうか。バイポーラのロジックICとして有名な74LS○○○などの 素子はショットキクランプトランジスタを使って高速化しています。 なお、FETには過剰ベース電流なるものは存在しないので、このテクニック は無意味です。 レーザダイオードのドライバなども高速化のために敢えて飽和領域を 使わないように工夫してスイッチングしています。 フォトカプラの中にも同様の工夫が見られます。やはり高速化が主な 目的ですが、非飽和で使っているので、まさに能動領域でのスイッチ です。
その他の回答 (3)
- ytrewq
- ベストアンサー率28% (103/357)
ECL(Emitter Coupled Logic)は不飽和領域を使っています。
お礼
そのような素子もあったとは知りませんでした。 ご回答ありがとうございました。
- anachrockt
- ベストアンサー率53% (229/426)
バイポーラ・トランジスタ（BJT）は飽和領域でスイッチングさせると，少数キャリアの蓄積があって，どうしても遅れてしまいます． そこで，活性領域でスイッチングさせる高速ICも出ています． http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/HB205-D.PDF 産業機器や計測機器では現役のロジックICです． 特殊な用途を除くと以前は，BJTのベース・コレクタ間に低VFのダイオードを入れて，オン時にも飽和させない手法をベーカー・クランプと言いますが，ロジックICの74LSシリーズとか，パワー・スイッチングでも使用されていました． 飽和領域でスイッチンすると回路が最も簡単になるため一般的な用途ではこれ一色ですが，この場合，MOSFETは多数キャリア素子で少数キャリアの蓄積が無くBJTよりも速くなるため，最近はMOSFETが使われています．
お礼
ベーカー・クランプという手法があったとは知りませんでした。 やはり、いろんな面で見るとMOSFETのほうが使い勝手が良いみたいですね。 ご回答ありがとうございました。
- sailor
- ベストアンサー率46% (1954/4186)
おっしゃるような回路でもスイッチングそのものはできますが、飽和領域で使った方がより早くコンダクタンスの大きな状態に移行できるためではないでしょうか？これはスルーレートの差になって現れてくると思います。 一応電気屋なのですが、当たり前のように飽和領域で使っていたので、考えても見ませんでした。頼りないのですが、私なりに考えた結論を記載しました。実験ができる環境であれば、実験されると面白いですね。 頼りなくてすみません。
お礼
やはり高速化のことを考えると飽和領域となるのですね。 時間の合間をみて実験できそうな時があれば行ってみたいと思います。 参考となるご意見いただけるだけでとても嬉しいです。 ご回答ありがとうございました。
お礼
今回作ろうとしている回路でMOSFETを通して電源電圧が全て回路に掛かっても大丈夫そうであり 手元にあったMOSFETでは活性領域でなければその電源電圧を全て使えそうに無かった為疑問となり質問させていただきました。 しかし、活性領域をメインとしスイッチングとして使う方法もあるとは知りませんでした。 高速化を図る為の工夫はとても必要となるみたいですね。 ご回答ありがとうございました。