高周波等価回路

質問

最初に写真のバイポーラトランジスタの高周波等価回路の容量についてです。
Cπは、Cπ=Cd (ベースーエミッタ間接合容量) + Cje (拡散容量)、Cμはベースーコレクタ間接合容量、Ccsはコレクター半導体間容量となっています。
rπは、rπ=ΔVbe/ΔIb, rbはベースの広がり抵抗、roは、ro=ΔVce/ΔIcと前回質問した小信号等価回路でも同様に表されていたものです。

質問ですがなぜ各容量Cπ、Cμ、Ccsは、それぞれ写真のように繋がれているのでしょうか。
例えばCπは、ベースーエミッタ間抵抗rπと並列に繋がっていますが、Cμはベース～コレクタ間に繋がっていて、ベース～コレクタ間抵抗に相当するものは見当たらない様です。
小信号等価回路でも同様にベース～コレクタ間抵抗はありませんでしたが、これはなぜでしょうか。
また小信号等価回路ではベース～コレクタ間に電流が流れていなかった様ですが、一方の高周波等価回路ではベース～コレクタ間がCμで繋がれているので、この区間も電流が行き来しているのでしょうか。
そしてCcsについて、これはコレクタ～半導体基板間抵抗とありますが、具体的にn型半導体コレクタとどこの間の容量を指すのでしょうか。

最後に、"等価回路より、rbが高く、ベース～エミッタ間容量Cπが大きいと、信号周波数が高くなる程、ベース～エミッタ間に電流が流れやすくなり、rbによる電圧降下が大きくなる。すると、rπにかかる電圧Vbe'が低下し、gmVbe'で表されるコレクタ電流の変化が小さくなる。"と教科書に書かれています。
これはどういう事でしょうか。
何か分かりやすい具体例があれば教えて下さい。

回答No.1

shintaro-2 · ベストアンサー

>質問ですがなぜ各容量Cπ、Cμ、Ccsは、それぞれ写真のように繋がれているのでしょうか。

そう考えると都合が良かったから。
工学ですから、理論は後知恵けです。

DC的に考えると
BC間には電流が流れないわけですから、抵抗は付けられません。
BE間は可能です。
これらに対して、AC成分を考えると流れるからCを入れようということです。

＞最後に、"等価回路より、rbが高く、ベース～エミッタ間容量Cπが大きいと、信号周波数が高くなる程、ベース～エミッタ間に電流が流れやすくなり、rbによる電圧降下が大きくなる。すると、rπにかかる電圧Vbe'が低下し、gmVbe'で表されるコレクタ電流の変化が小さくなる。"と教科書に書かれています。
＞これはどういう事でしょうか。

そのまま解釈してください。
最初の「ｒｂが高く」というのは、蛇足な気はします。

お礼

回答していただきありがとうございます。
まずCμについてですが、BC間に交流電流は流れている訳ですね。BC間には交流も含めて電流の流れは無いと思っていたので、教えていただき助かりました。

次に、信号周波数を上げた時のCπにかかる電圧と、Cπを流れる電流についてですが、rπ//CπのインピーダンスZπはZπ=rb+rπ/(1+jωCπ)となり、このrπ//Cπにかかる電圧Vπは、入力電圧をVsとすると、Vπ={(rπ/(1+jωCπ))/(rb+rπ/(1+jωCπ))}*Vsとなり、ここでω→∞とするとVπは0に近づくので、Vsのほとんどがrbにかかる事になるという事ではないだろうかと考えました。

回答No.2

mink6137

トランジスタの断面図を書くことをお勧めします。
これが出来るようになると寄生素子のつき方も自然に分かるし、
半導体基板のこともも自然に分かります。

お礼

回答ありがとうございます。
実際に断面図を書いてみると、各容量がどこの部分に存在するのか良く分かりました。