バイポーラトランジスタの『電流伝達特性(IC-IB特性)』について

この記事ではバイポーラトランジスタの電流伝達特性(I_C-I_B特性)について詳しく説明します。

バイポーラトランジスタの『電流伝達特性(I_C-I_B特性)』とは

バイポーラトランジスタの電流伝達特性(I_C-I_B特性)とは、コレクタ-エミッタ間電圧V_CEを一定とした時において、コレクタ電流I_Cとベース電流I_Bの関係を表した特性のことです。

上図のように、コレクタ電流I_Cがある一定値(I_C1)を超えるまで、ベース電流I_Bが増えると、コレクタ電流I_Cは比例して増加するため特性の形は「線形」になります。また、その比例定数は直流電流増幅率h_FEとなるため、式で表すと
\begin{eqnarray}
I_C=h_{FE}×I_B
\end{eqnarray}
となります。

直流電流増幅率h_FEは通常、数10～数100の値なので、ベース電流が10μAオーダーで変化すると、コレクタ電流I_CはmAオーダーで変化するということになります。

一方、コレクタ電流I_Cがある一定値を超えた時、ベース電流I_Bを増やしても、コレクタ電流I_Cが増加しなくなります。これがトランジスタの飽和です。

また、トランジスタのデータシートを見ると、直流電流増幅率h_FEとコレクタ電流I_Cの関係を表したh_FE-I_C特性があります。

下図に東芝製2SC1815の『h_FE-I_C特性』を示します。

この特性より、コレクタ電流I_Cある一定値までは直流電流増幅率h_FEがほぼ一定なので、『I_C=h_FE×I_B』よりベース電流I_Bとコレクタ電流I_Cは比例関係にあります。しかし、コレクタ電流I_Cがある一定値を超えると、直流電流増幅率h_FEが減少します。その結果、ベース電流I_Bが増加しても『I_C=h_FE×I_B』よりコレクタ電流I_Cが増加しなくなるのです。