トランジスター回路

質問

写真のトランジスター回路について教えていただきたいです。

スイッチが閉じているときと開いているときの電圧V1~V3を教えてください。
また電球の点灯は点きますか。

分かる方申し訳ございませんが、よろしくお願いいたします。

回答No.2

mink6137

質問者さまはびぎなー？かと思いますので簡単に書きます。

■スイッチが閉じているとき

V1：0.7ボルト程度
V2：>0,0ボルト（ほぼ０ボルト）
V3：<12ボルト（ほぼ12ボルト）
電球：点灯する

■スイッチが開いているとき

V1:＜0.7ボルト程度（スイッチオンの時より若干低い）

V2: <12ボルト（ほぼ12ボルトだが不安定）

V3：>0,0ボルト（ほぼ０ボルトだが不安定）

電球：消灯する（不安定で微点灯もあり）

※お遊びの電気工作ならこんなことも有りですが、
製品レベルの設計ではスイッチオフの時V1≒0にする必要があります。

回答No.1

m_and_dmp

V1 は、スイッチとベースの間に入っている抵抗の大きさが大きくても小さくても、あまり変化せず、およそ0.7V です。
これはトランジスタの特性に基づくものです。

V2, V3 の話をする前に、
ランプに流れる電流(=コレクタ電流) は、ベース電流により変化します。
ランプの抵抗が非常に小さい場合（例えば0Ω)、ベース電流をIb とすると、コレクタ電流は、hfe x Ib となります。ランプの抵抗が大きい場合は、流れる電流によるランプの抵抗の電圧降下により、コレクタ電圧が下がり、コレクタ電圧が1V くらいまたはそれ以下になると、コレクタ電流は = hfe x Ib の関係が成立しなくなり、hfe x Ib より小さくなります。
hfe はエミッタ接地における順方向電流伝達率です。数十から数百の値です。

簡単な問題なのですが、少々仮定が必要です。
hfe = 100 とします。
ランプは、10V 1W とします。
ランプに10V の電圧を加えたときの電流は0.1A(100mA)、そのときのランプの抵抗は100Ωになります。

上記の仮定の基に、ベースの前に接続されている抵抗(Ri とします。)の値を変化させて、ベース電流を1mA にします。すると、ランプに流れる電流(=コレクタ電流) = hfe x Ib =100 x 1mA =100mA(0.1A) となります。これは、今のところ仮の値です。
コレクタ電圧は、12V からランプの電圧降下を引いた値ですから、
12V - (0.1A x 100Ω) = 2V
トランジスタはコレクタ電圧が2V あれば、ちゃんと動作します(コレクタ電流 = hfe x Ib の関係が成立する）ので、ランプに流れる電流、0.1A を仮の値としましたが、トランジスタがちゃんと動作する領域であることがわかりましたので正式の値になりました。
ベース電流を1mA 流すには、Ri の値を10kΩ くらいにすると良いと思います。

さて、V2, V3 についてですが、上記の仮定のもとに計算した場合は、
V2 = 2V, V3 = 10V となります。
ランプは点きます。

お礼

詳しく書いていただきありがとうございます。