物理の電流について。 - トランジスタの仕組みについて教えてください。

2017-02-21 12:17
 

物理の電流について。

トランジスタの仕組みについて教えてください。

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ナイス!
wangan1323 hkammer
No.1
2017-02-22

こんにちは。これはまたまた難しいですね(^_^;)

まずはPN接合のダイオードから説明させて頂きます。

P型半導体とN型半導体をくっつけます。
するとP型半導体の持つ正孔とN型半導体のもつ過剰電子が
引き寄せられて接合面にくっついて、
接合面に±0の電荷を持つ空乏層と言うものが出来ます。

この時、
P型半導体に正、N型半導体に負にして電圧を印加すると、
空乏層を飛び越える(空乏層を媒体として移動して来る)
形でN型半導体の過剰電子がP型半導体に移動します。
或いはP型半導体の正孔がN型半導体へと移動します。
これによって、ダイオードは電流を流すことが出来ます。
このように電荷が移動する事によってダイオードに
電流が流れます。

逆にN型半導体を正、P型半導体を負にして電圧を掛けると
P型半導体とN型半導体の間でくっついていた正孔と過剰電子を
引き離すだけとなるので電流を流すことが出来ません。

順方向(P型を正、N型を負)に電圧を掛けると電流が流れ、
逆方向(N型を正、P型を負)に電圧を掛けると電流が流れない。
このように電流が流れたり流れなかったりするので半導体です。

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トランジスタにはPNP接合とNPN接合が有ります。
どちらも接合面が二つあるのが特徴です。
NPN接合を例に説明させて頂きます。


右側のNをコレクタ、
中側のPをベース、
左側のNをエミッタとします。


ここでのポイントはベースの正孔はエミッタの過剰電子と
比べて少なくなるように作られていると言う事です。
そうしなければコレクタ、エミッタ間に電流を流す事が
出来ません。

例えば、
コレクタ、エミッタ間に電圧を掛けたとします。

コレクタ、ベース間では順方向に電圧が掛かったとしても、
ベース、エミッタ間では逆方向に電圧が掛かるので
電流は流れません。

そこでベース、エミッタ間に電圧を掛けます。


ベース、エミッタ間の空乏層を通してエミッタからベースに
過剰電子が移動してきます。
この時、エミッタの過剰電子はベースの正孔よりも数が
多い事から、エミッタ側からベースに過剰電子が移動してきます。

それによってベース、エミッタ間に電流が流れるのですが、
この時にベースから出て行かずにコレクタとベースの
接合面へと移動していく過剰電子が出てきます。
これはコレクタ、エミッタ間に電圧が掛かっている為、
過剰な電子が電圧の高いコレクタに移動しようとする為です。

ベースの正孔はコレクタとベースの接合面を通過する事は
出来ませんでしたが、
過剰電子はベース、コレクタ間を移動する事ができます
(コレクタのキャリアは自由電子で有る為)。

これによってコレクタ→ベース→エミッタとルートで
電流を流す事が出来ます。



要約すると、

コレクタ→ベース間はキャリアが異なる為に順方向の電圧が
掛からない無いと電流が流れない。

ベース→エミッタ間はキャリアが異なる為に順方向に電圧が
掛からない無いと電流が流れない。

ベース→エミッタ間に順方向の電圧を掛ける事で、
ベース→エミッタ間に電流が流れ、エミッタの過剰電子が
ベースに集まってくる。
ベースに集まった過剰電子は同じキャリアを持つ
コレクタに移動することが出来る。

エミッタ→コレクタに過剰電子が移動する事になるので、
コレクタ→エミッタ間に電流が流れている状態となる。

こんな感じとなります(^_^;)

私的には難しいと思いますので、
わからなければ遠慮なく返信してきてください。

以上となります。

No.2
2017-02-22

ありがとうございましたm(__)m

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