1235655453 トランジスタの基本的な使い方を教えてください。以下の工作キットを買いました。説明書を読んで機能はわかりましたが、2つの抵抗の計算の方法がわかりません。どのように計算しているのでしょうか?


http://www-user.interq.or.jp/ecw/manu/250k001.pdf

回路図を添付します。

よろしくお願いします。

回答の条件
  • 1人2回まで
  • 登録:2009/02/26 22:37:36
  • 終了:2009/02/27 08:37:54

ベストアンサー

id:garyo No.2

garyo回答回数1774ベストアンサー獲得回数952009/02/27 00:34:23

ポイント60pt

トランジスタの場合、B→Eの矢印は「ダイオード」だと考えてください。

また、ダイオードには「順方向電圧降下」という性質があり、「ダイオードに電流を流すと電流に拠らず一定の電圧が下がる」と覚えてください。シリコンだと大体0.6V下がります。

抵抗は流れる電流に比例して電圧降下(V=IR)しますが、ダイオードは一定の電圧(0.6V)しか下がりません。


トランジスタのスイッチ機能を使う場合は結構単純で,NPN形の場合

1.B(ベース)-E(エミッタ)間の電圧が0.6Vを超えた場合、C(コレクタ)→E(エミッタ)間に電流が流れる

2.C→E間を流れる電流はB→E間の電流(ベース電流)のhFE(電流増幅率)倍になる

というのが原則です。


NPN型のトランジスタは(C)N←(B)P→(E)Nなわけです。通常、C-B間は逆方向のダイオードのため電流は流れませんが、B→Eの順方向ダイオードに電流を流すと、それに比例(hFE倍)してC→E間に電流が流れるというのがトランジスタの増幅機能です。


以下、トランジスタをスイッチとして使う場合の考え方です。

ダイオードの場合、ある電圧までは電流が流れず、その電圧を超えると一気に電流が流れます。

例えば0・6Ⅴまでは電流が流れず、それを超えると大量に流れます。

トランジスタの場合

1.B→Eに電流が流れない場合、C→Eも電流が流れない

2.B→Eに電流が流れる場合、C→Eも電流が流れる。

というスイッチ機能があります。

C→Eに電流を流すためにはB→Eに例えば0.6V以上の電圧をかけてやればいいのです。


それでは回路を見てみます。

まず左のトランジスタ 2SC2021のBの電圧を考えてみます。

CDS(カドミュームセル)は光が当たると抵抗値が変わる素子です。

CDSの抵抗値をrとすると47kΩとrで分圧された電圧が、左のトランジスタのBにかかっています。

その電圧はr×3V/(47kΩ+r)です。

この電圧が0.6Vを超えたときに左側のトランジスタはONになってC→E間に電流が流れます。


47kΩの抵抗値は何となく適当という気もしますが、実際はこの抵抗値を変えると、CDSが何Ωになったときに回路を動作させるか決めることができます。

CDSの抵抗値が r×3V/(47kΩ+r)>0.6V を満たすrになった場合にこの回路はONします。

(※右のトランジスタにまだ電流が流れていない場合)


次に220Ωの抵抗値の意味ですが、これは右のトランジスタ2SC2655のC→E間に流す電流値を決めています。

まず、むぎ球を光らせるためにはある程度の電流を流さなくてはいけません。

C→E間の電流値はB→E間を流れる電流に比例して流れます(トランジスタの増幅機能です)。

どちらのトランジスタもONしている間はB→E間の電圧は等しく0.6Vだと考えてください。(ダイオードの順方向電圧降下です)


そうすると、右のトランジスタのBの電圧は0.6V,左のダイオードのC→E間の抵抗が無視できるとしたら

220Ωの抵抗を流れる電流は(3V-0.6V)/220Ω=0.01A=10mA

これのhFE(電流増幅率)倍の電流がむぎ球に流れます。

(hFEはトランジスタにより異なりますが、大体100~400倍です)

その他の回答(2件)

id:virtual No.1

virtual回答回数1139ベストアンサー獲得回数1282009/02/26 23:22:58

ポイント60pt

http://q.hatena.ne.jp/images/question/1235655/1235655453.jpg

CDSは光が当たっている時に数百Ωから数キロΩ、暗い時に数メガΩくらい抵抗が変化する素子です。

暗い時にムギ球を点灯させるには2SC2655をオンに、2SC2655をオンにするためには2SC2021をオンにする必要があります。

ムギ球は約30mA流す必要があります。2SC2655のHFEは飽和動作させる場合約20程度に見積もります。したがって必要なベース電流は30mA/20=1.5mAになります。

2SC2021の飽和動作時のHFEは50程度期待できるのでベースに電流は1.5mA/50=0.03mAになります。各トランジスタがオンの時の2SC2021のベース電圧を電源電圧3Vの半分の1.5Vと定義すると、2SC2021のベース抵抗は1.5V/0.03mA=50kΩ、2SC2021のエミッタ電圧はVbeを0.6Vと見積もると3.0V-1.5V-0.6V=0.9Vになり、2SC2655のベース電圧0.6Vとの差の電圧0.3Vが2SC2655のベース抵抗に加わるので、0.3V/1.5mA=200Ωと計算できます。実際には入手可能な抵抗値にあわせて50kΩは47Kに、200Ωは220Ωと決めます。

id:garyo No.2

garyo回答回数1774ベストアンサー獲得回数952009/02/27 00:34:23ここでベストアンサー

ポイント60pt

トランジスタの場合、B→Eの矢印は「ダイオード」だと考えてください。

また、ダイオードには「順方向電圧降下」という性質があり、「ダイオードに電流を流すと電流に拠らず一定の電圧が下がる」と覚えてください。シリコンだと大体0.6V下がります。

抵抗は流れる電流に比例して電圧降下(V=IR)しますが、ダイオードは一定の電圧(0.6V)しか下がりません。


トランジスタのスイッチ機能を使う場合は結構単純で,NPN形の場合

1.B(ベース)-E(エミッタ)間の電圧が0.6Vを超えた場合、C(コレクタ)→E(エミッタ)間に電流が流れる

2.C→E間を流れる電流はB→E間の電流(ベース電流)のhFE(電流増幅率)倍になる

というのが原則です。


NPN型のトランジスタは(C)N←(B)P→(E)Nなわけです。通常、C-B間は逆方向のダイオードのため電流は流れませんが、B→Eの順方向ダイオードに電流を流すと、それに比例(hFE倍)してC→E間に電流が流れるというのがトランジスタの増幅機能です。


以下、トランジスタをスイッチとして使う場合の考え方です。

ダイオードの場合、ある電圧までは電流が流れず、その電圧を超えると一気に電流が流れます。

例えば0・6Ⅴまでは電流が流れず、それを超えると大量に流れます。

トランジスタの場合

1.B→Eに電流が流れない場合、C→Eも電流が流れない

2.B→Eに電流が流れる場合、C→Eも電流が流れる。

というスイッチ機能があります。

C→Eに電流を流すためにはB→Eに例えば0.6V以上の電圧をかけてやればいいのです。


それでは回路を見てみます。

まず左のトランジスタ 2SC2021のBの電圧を考えてみます。

CDS(カドミュームセル)は光が当たると抵抗値が変わる素子です。

CDSの抵抗値をrとすると47kΩとrで分圧された電圧が、左のトランジスタのBにかかっています。

その電圧はr×3V/(47kΩ+r)です。

この電圧が0.6Vを超えたときに左側のトランジスタはONになってC→E間に電流が流れます。


47kΩの抵抗値は何となく適当という気もしますが、実際はこの抵抗値を変えると、CDSが何Ωになったときに回路を動作させるか決めることができます。

CDSの抵抗値が r×3V/(47kΩ+r)>0.6V を満たすrになった場合にこの回路はONします。

(※右のトランジスタにまだ電流が流れていない場合)


次に220Ωの抵抗値の意味ですが、これは右のトランジスタ2SC2655のC→E間に流す電流値を決めています。

まず、むぎ球を光らせるためにはある程度の電流を流さなくてはいけません。

C→E間の電流値はB→E間を流れる電流に比例して流れます(トランジスタの増幅機能です)。

どちらのトランジスタもONしている間はB→E間の電圧は等しく0.6Vだと考えてください。(ダイオードの順方向電圧降下です)


そうすると、右のトランジスタのBの電圧は0.6V,左のダイオードのC→E間の抵抗が無視できるとしたら

220Ωの抵抗を流れる電流は(3V-0.6V)/220Ω=0.01A=10mA

これのhFE(電流増幅率)倍の電流がむぎ球に流れます。

(hFEはトランジスタにより異なりますが、大体100~400倍です)

id:AND0 No.3

AND0回答回数179ベストアンサー獲得回数102009/02/27 00:58:31

ポイント60pt

CDSと豆球の性能が解らないので、回路図から動きを説明します。

2つのトランジスタは、いずれもスイッチ動作で、B-E間の電圧が0.6V以上になるとC-E間に電流が流れます。

CDSの抵抗をxとすると、まず、左のトランジスタは、B-C間に47KΩの抵抗がついており、電源が3Vと書かれていますが、添付写真ではニッカド電池を使用しており、電池消耗を考えると電圧は最低2Vで動作することを考えなければいけません。

ベース電流は無視できるほど小さいので、電圧2Vとして、2x/(x+47)の電圧がB-E間にかかります。この電圧が0.6V以上であれば左のトランジスタはONします。

この式を解くと、xは約20kΩ以上の抵抗値になった時に、左のトランジスタが動きはじめます。

次に、右のトランジスタですが、豆球は大電流を食うため、ベース電流は無視できなくなります。

http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Transistor/2S...

ここから2SC2655のhfeを調べると、気温25度で最低70です。

つまり、コレクタにはベース電流の70倍の電流が流せるということです。

気温が下がることを考えて、半分の35倍程度で考えると、資料には麦球の電流値は0.15Aと明記されているので、ベースに流す電流は0.15÷35=0.0043Aとなります。

ベースエミッタ間の電圧が0.6Vあるため、ベース抵抗の両端には2V(最低電圧)-0.6=1.4Vの電圧がかかります。ここに0.0043A以上のの電流を流すためには、

1.4÷0.0043=325Ω以下の抵抗が必要となります。

325Ω以下で入手しやすい値は、270Ωまたは220Ωとなります。ここでは220Ωを使ったようです。

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