トランジスタ

Transistors

 トランジスタ・ヒストリー

 トランジスタのアウトライン

 知って納得!トランジスタ

 FAQ

FAQ

 絶対最大定格を一瞬だけ越えての使用はできますか?
 ベース電流の最大定格はいくらですか?
 コレクターエミッタ間に耐圧と逆方向の電圧を印加できますか?
 hFEの実力値はどれくらいバラついていますか?
 デジタルトランジスタ(デジトラ)の基本的な考え方を教えてください。
 デジトラの内蔵トランジスタに入るベース電流の計算方法は?
 "1.5V駆動"とありますが、既存品の置換え(1.8V駆動品、2.5V駆動品)は可能ですか?
 瞬間的に定格ID以上の電流が流れますが、使用可否判断はどのようにすれば良いのでしょうか?
 ハロゲンフリー製品は対応可能か?
 周囲温度が変わった時にどのような事に注意が必要ですか?

バイポーラトランジスタ/デジタルトランジスタ

絶対最大定格を一瞬だけ越えての使用はできますか?

絶対最大定格を越えての使用は一瞬だけでもできません。ブレークダウンしてトランジスタが破壊したり、hFEが低下するなど劣化の可能性があります。単発パルスの場合、使用できる範囲は安全動作領域(SOA)をご確認下さい。連続パルスの場合は電力計算や素子温度の計算が必要になります。詳しい判断手順は、「使用可否判断方法」・「素子温度の計算方法」をご参考下さい。
(また、合わせて "ディレーティング"に関する項もご参照下さい。)

ベース電流の最大定格はいくらですか?

ベース電流の最大定格はコレクタ電流の最大定格の1/3です(ダーリントン接続トランジスタの場合は1/10です)。
例.2SD2656の場合
コレクタ電流最大定格はDCで1A 、パルスで2Aなので、ベース電流最大定格はDCで333mA、パルスで666mAになります。
デジトラの場合は、仕様書に記載してあるVinの定格を守れば入力電流が定格内になるようにVinの定格を設定してあります。

コレクターエミッタ間に耐圧と逆方向の電圧を印加できますか?

NPNトランジスタの場合、エミッタをGNDとしてコレクタに正の電圧を印加していったときの耐圧が仕様書に記載しているVCEOです(PNPトランジスタの場合はコレクタをGNDとしてエミッタに正の電圧を印加していったときの耐圧がVCEOです)。
これと逆方向(NPNの場合、コレクタをGNDにしてエミッタに正の電圧を印加した場合)の耐圧はエミッタ-ベース間の耐圧とほぼ同じになります。エミッタ-ベース間の耐圧は通常5-7V程度なので、コレクタ-エミッタ間の逆方向の電圧は5V以下でご使用いただくよう、お願いいたします(コレクタ-エミッタ間の逆方向に耐圧に近い電圧をかけるとhFE低下などの劣化が起こることがあります)。コレクタ-エミッタ間の逆方向の電圧が5V以下なら、電流はリーク電流程度しか流れません。

デジタルトランジスタも上記と同様にコレクタ-エミッタ間(OUT-GND間)の逆方向には5Vまで電圧を印加することができます。
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hFEの実力値はどれくらいバラついていますか?

hFEの範囲は弊社仕様書に示しております。上限・下限ともに表示しているものもあれば下限のみを示している品番もございます。上限・下限ともに示している品番につきましては、実力値はその全範囲の値になることがあります。下限のみを示している品番につきましては、実力値は下限値の数倍程度の範囲にあることが多いですが、詳しくは弊社担当営業までお問い合わせください。

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デジタルトランジスタ(デジトラ)の基本的な考え方を教えてください。

デジタルトランジスタ(デジトラ)は、バイポーラトランジスタに抵抗を追加したものです。

通常のバイポーラトランジスタ  抵抗R1(入力抵抗)を追加  抵抗R2(EB間抵抗)を追加
■抵抗R1について

・抵抗R1の役割:入力電圧を電流に変換してトランジスタの動作を安定させる。

バイポーラトランジスタは、入力(ベース端子)にICなどの電圧出力を直付けして電圧制御で動作させると、動作が不安定になります。
ICとベース端子の間に抵抗(入力抵抗)を入れて電流制御として動作させることで動作を安定させることができます
(出力電流は入力電圧に対して指数関数的に変化しますが、入力電流に対してはリニアに変化するためです)。
この入力抵抗を内蔵したのが、デジトラの抵抗R1です。

入力が電圧の場合と、電流の場合のトランジスタの動作を比較してみます。
  電圧制御
入力:エミッタ-ベース間電圧VEB
電流制御
入力:ベース電流IB
測定回路図
理論式
入力-出力特性

入力-出力特性を見ると、右側の電流制御では出力は入力に対してリニアに変化しているのに対して、左側の電圧制御では出力は入力に対して指数関数的に変化することがわかります。つまり、電圧制御では、ごくわずかな入力の変化で出力電流が大きく変化してしまい、動作が不安定になってしまいます。

たとえば、右側のグラフでは、入力電流が40μAから80μAに2倍変化したときに出力電流は9mAから18mAに2倍になりますが、左側のグラフでは入力電圧が0.7Vから0.8Vにわずか14%だけ変化しただけで出力電流は10mAから70mAに7倍にもなってしまいます。
これでは、入力電圧にわずかなノイズが入っただけで出力電流が大幅に変化してしまい、実際の使用には適しません。

このように、バイポーラトランジスタは電流制御のほうが安定するため、ICからの電圧出力をベース電流に変換するのに入力抵抗R1が必要になります。デジトラはこのR1を内蔵しているので、部品点数やスペースの削減に適しています。

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■抵抗R2について

・抵抗R2の役割:リーク電流を吸収し、誤動作を防ぐ。

抵抗R2は、入力側から入ってくるリーク電流やノイズなどをグランドに落とすことでトランジスタの誤動作を防ぎます。
微小な電流なら入力電流は全てグランドに落ちますが、入力電流が大きくなると、
入力電流の一部がトランジスタのベースに入りはじめ、トランジスタがオンします。
入力電流が小さいときは、すべての入力電流がグランドに落ち、トランジスタはONしない。
(リーク電流などで誤動作しない)
入力電流が大きくなると、一部の入力電流がベースに入り、トランジスタがONしはじめる。
(通常のオン状態になる)
VR2=VBE<(EB間の順方向電圧≒0.7V)の場合
VR2=VBE>(EB間の順方向電圧≒0.7V)の場合
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デジトラの内蔵トランジスタに入るベース電流の計算方法は?

DTC114EKAを例に以下説明します。

端子部分

デジトラの動作時には内蔵トランジスタのエミッタ-ベース間(EB間)の順方向にベース電流が流れているため、EB間には順方向電圧(25℃で約0.7V)がかかっています。デジトラでは内蔵トランジスタのEB間と抵抗R2が並列に接続されているため、R2にも同じ0.7Vが印加されています。したがってR2には
IR2=0.7V/10KΩ=70μAの電流が流れていることが分かります。

端子部分

入力電圧Vinが5Vの場合、IN端子の電位が5Vで、内蔵トランジスタのEB間電位差が0.7Vなので、抵抗R1の両端には 5V-0.7V = 4.3V の電圧がかかっていることが分かります。したがって、R1には
IR1=4.3V/10KΩ = 430uAの電流が流れていることが分かります。

端子部分

したがって、内蔵トランジスタのベースには430μA-70μA=360μAの電流が流れていることが分かります。

端子部分

このような計算で内蔵トランジスタに流れるベース電流が計算することができます。デジトラを十分ONさせる( =出力電圧Vo(on)を小さくする) には出力電流 Io が内蔵トランジスタに入るベース電流の10~20倍程度以下になるように出力電流:Ioや入力電圧Vinを調整して下さい。入力電圧Vinが足りなくて、十分な出力電流を流せない場合は、入力抵抗R1の小さいタイプのデジトラをご使用ください。

温度が25℃のときはエミッタ-ベース間順方向電圧は約0.7Vですが温度が変化した場合、順方向電圧は1℃上昇する毎に約2.2mV 減少しますので例えば50℃のときは0.7V-(50℃-25℃)×2.2mV=0.645V程度になります。逆に、-40℃に低下した場合は0.7+(25℃-(-40℃))×2.2mV=0.843V程度になります。
このように、温度によっても順方向電圧:VFは変化しますので、ご注意ください。また、25℃においての順方向電圧0.7Vもあくまでも目安です。±0.1程度上下することがございますのでご注意ください。

デジトラの場合、内蔵抵抗R1、R2には±30%程度のバラツキがございますので、抵抗値が最悪の場合を考えて計算ください。
このように、順方向電圧や抵抗値にはバラツキがありますので、上記の計算方法はあくまでも目安としてお考えください。

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MOSFET

"1.5V駆動"とありますが、既存品の置換え(1.8V駆動品、2.5V駆動品)は可能ですか?

"1.5V駆動"の意味は、ゲートーソース間電圧:MIN1.5Vまで駆動できるという意味ですので、1.8V、2.5V駆動の置換えとして可能です。但し、ゲートーソース間電圧に最大定格:±10V以上印加する場合は4V駆動品を使用してください。

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瞬間的に定格ID以上の電流が流れますが、使用可否判断はどのようにすればいいですか?

製品毎のSOA(Safe Operating Area)がありますので、エリア内であれば使用可能と判断いたします。
例:VDS=20V、Idpeak=2A、Pw=100μs時 ⇒ Pw=100μsのエリア内なので使用可能です。

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ハロゲンフリー製品は対応可能ですか?

小信号パッケージに関しては対応可能です(別途お問い合わせください)。

周囲温度が変わった時にどのような事に注意が必要ですか?

許容損失(Pc)は周囲温度(Ta)に合わせて、軽減(ディレーティング)する必要があります。以下のグラフからトランジスタにかかる電力を周囲温度に合わせて軽減して下さい。



安全動作域(SOA)のディレーティングも必要ですので詳しくは「ロームのトランジスタを安心してお使いいただくために-TR使用可否判断方法」をご参照ください。

また、電気的特性では 例えばバイポーラトランジスタ/デジタルトランジスタの場合, 入力電圧(VBE, VI(on), VI(off),)や hFE, GIは温度により特性が変動します。電気的特性曲線グラフから温度が変化した時も動作に問題がないように設計して下さい。 MOSFETも同様に配慮下さい。

トランジスタ

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 絶対最大定格を一瞬だけ越えての使用はできますか?
 ベース電流の最大定格はいくらですか?
 コレクターエミッタ間に耐圧と逆方向の電圧を印加できますか?
 hFEの実力値はどれくらいバラついていますか?
 デジタルトランジスタ(デジトラ)の基本的な考え方を教えてください。
 デジトラの内蔵トランジスタに入るベース電流の計算方法は?
 "1.5V駆動"とありますが、既存品の置換え(1.8V駆動品、2.5V駆動品)は可能ですか?
 瞬間的に定格ID以上の電流が流れますが、使用可否判断はどのようにすれば良いのでしょうか?
 ハロゲンフリー製品は対応可能か?
 周囲温度が変わった時にどのような事に注意が必要ですか?

バイポーラトランジスタ/デジタルトランジスタ

絶対最大定格を一瞬だけ越えての使用はできますか?

絶対最大定格を越えての使用は一瞬だけでもできません。ブレークダウンしてトランジスタが破壊したり、hFEが低下するなど劣化の可能性があります。単発パルスの場合、使用できる範囲は安全動作領域(SOA)をご確認下さい。連続パルスの場合は電力計算や素子温度の計算が必要になります。詳しい判断手順は、「使用可否判断方法」・「素子温度の計算方法」をご参考下さい。
(また、合わせて "ディレーティング"に関する項もご参照下さい。)

ベース電流の最大定格はいくらですか?

ベース電流の最大定格はコレクタ電流の最大定格の1/3です(ダーリントン接続トランジスタの場合は1/10です)。
例.2SD2656の場合
コレクタ電流最大定格はDCで1A 、パルスで2Aなので、ベース電流最大定格はDCで333mA、パルスで666mAになります。
デジトラの場合は、仕様書に記載してあるVinの定格を守れば入力電流が定格内になるようにVinの定格を設定してあります。

コレクターエミッタ間に耐圧と逆方向の電圧を印加できますか?

NPNトランジスタの場合、エミッタをGNDとしてコレクタに正の電圧を印加していったときの耐圧が仕様書に記載しているVCEOです(PNPトランジスタの場合はコレクタをGNDとしてエミッタに正の電圧を印加していったときの耐圧がVCEOです)。
これと逆方向(NPNの場合、コレクタをGNDにしてエミッタに正の電圧を印加した場合)の耐圧はエミッタ-ベース間の耐圧とほぼ同じになります。エミッタ-ベース間の耐圧は通常5-7V程度なので、コレクタ-エミッタ間の逆方向の電圧は5V以下でご使用いただくよう、お願いいたします(コレクタ-エミッタ間の逆方向に耐圧に近い電圧をかけるとhFE低下などの劣化が起こることがあります)。コレクタ-エミッタ間の逆方向の電圧が5V以下なら、電流はリーク電流程度しか流れません。

デジタルトランジスタも上記と同様にコレクタ-エミッタ間(OUT-GND間)の逆方向には5Vまで電圧を印加することができます。
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hFEの実力値はどれくらいバラついていますか?

hFEの範囲は弊社仕様書に示しております。上限・下限ともに表示しているものもあれば下限のみを示している品番もございます。上限・下限ともに示している品番につきましては、実力値はその全範囲の値になることがあります。下限のみを示している品番につきましては、実力値は下限値の数倍程度の範囲にあることが多いですが、詳しくは弊社担当営業までお問い合わせください。

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デジタルトランジスタ(デジトラ)の基本的な考え方を教えてください。

デジタルトランジスタ(デジトラ)は、バイポーラトランジスタに抵抗を追加したものです。

通常のバイポーラトランジスタ  抵抗R1(入力抵抗)を追加  抵抗R2(EB間抵抗)を追加
■抵抗R1について

・抵抗R1の役割:入力電圧を電流に変換してトランジスタの動作を安定させる。

バイポーラトランジスタは、入力(ベース端子)にICなどの電圧出力を直付けして電圧制御で動作させると、動作が不安定になります。
ICとベース端子の間に抵抗(入力抵抗)を入れて電流制御として動作させることで動作を安定させることができます
(出力電流は入力電圧に対して指数関数的に変化しますが、入力電流に対してはリニアに変化するためです)。
この入力抵抗を内蔵したのが、デジトラの抵抗R1です。

入力が電圧の場合と、電流の場合のトランジスタの動作を比較してみます。
  電圧制御
入力:エミッタ-ベース間電圧VEB
電流制御
入力:ベース電流IB
測定回路図
理論式
入力-出力特性

入力-出力特性を見ると、右側の電流制御では出力は入力に対してリニアに変化しているのに対して、左側の電圧制御では出力は入力に対して指数関数的に変化することがわかります。つまり、電圧制御では、ごくわずかな入力の変化で出力電流が大きく変化してしまい、動作が不安定になってしまいます。

たとえば、右側のグラフでは、入力電流が40μAから80μAに2倍変化したときに出力電流は9mAから18mAに2倍になりますが、左側のグラフでは入力電圧が0.7Vから0.8Vにわずか14%だけ変化しただけで出力電流は10mAから70mAに7倍にもなってしまいます。
これでは、入力電圧にわずかなノイズが入っただけで出力電流が大幅に変化してしまい、実際の使用には適しません。

このように、バイポーラトランジスタは電流制御のほうが安定するため、ICからの電圧出力をベース電流に変換するのに入力抵抗R1が必要になります。デジトラはこのR1を内蔵しているので、部品点数やスペースの削減に適しています。

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■抵抗R2について

・抵抗R2の役割:リーク電流を吸収し、誤動作を防ぐ。

抵抗R2は、入力側から入ってくるリーク電流やノイズなどをグランドに落とすことでトランジスタの誤動作を防ぎます。
微小な電流なら入力電流は全てグランドに落ちますが、入力電流が大きくなると、
入力電流の一部がトランジスタのベースに入りはじめ、トランジスタがオンします。
入力電流が小さいときは、すべての入力電流がグランドに落ち、トランジスタはONしない。
(リーク電流などで誤動作しない)
入力電流が大きくなると、一部の入力電流がベースに入り、トランジスタがONしはじめる。
(通常のオン状態になる)
VR2=VBE<(EB間の順方向電圧≒0.7V)の場合
VR2=VBE>(EB間の順方向電圧≒0.7V)の場合
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デジトラの内蔵トランジスタに入るベース電流の計算方法は?

DTC114EKAを例に以下説明します。

端子部分

デジトラの動作時には内蔵トランジスタのエミッタ-ベース間(EB間)の順方向にベース電流が流れているため、EB間には順方向電圧(25℃で約0.7V)がかかっています。デジトラでは内蔵トランジスタのEB間と抵抗R2が並列に接続されているため、R2にも同じ0.7Vが印加されています。したがってR2には
IR2=0.7V/10KΩ=70μAの電流が流れていることが分かります。

端子部分

入力電圧Vinが5Vの場合、IN端子の電位が5Vで、内蔵トランジスタのEB間電位差が0.7Vなので、抵抗R1の両端には 5V-0.7V = 4.3V の電圧がかかっていることが分かります。したがって、R1には
IR1=4.3V/10KΩ = 430uAの電流が流れていることが分かります。

端子部分

したがって、内蔵トランジスタのベースには430μA-70μA=360μAの電流が流れていることが分かります。

端子部分

このような計算で内蔵トランジスタに流れるベース電流が計算することができます。デジトラを十分ONさせる( =出力電圧Vo(on)を小さくする) には出力電流 Io が内蔵トランジスタに入るベース電流の10~20倍程度以下になるように出力電流:Ioや入力電圧Vinを調整して下さい。入力電圧Vinが足りなくて、十分な出力電流を流せない場合は、入力抵抗R1の小さいタイプのデジトラをご使用ください。

温度が25℃のときはエミッタ-ベース間順方向電圧は約0.7Vですが温度が変化した場合、順方向電圧は1℃上昇する毎に約2.2mV 減少しますので例えば50℃のときは0.7V-(50℃-25℃)×2.2mV=0.645V程度になります。逆に、-40℃に低下した場合は0.7+(25℃-(-40℃))×2.2mV=0.843V程度になります。
このように、温度によっても順方向電圧:VFは変化しますので、ご注意ください。また、25℃においての順方向電圧0.7Vもあくまでも目安です。±0.1程度上下することがございますのでご注意ください。

デジトラの場合、内蔵抵抗R1、R2には±30%程度のバラツキがございますので、抵抗値が最悪の場合を考えて計算ください。
このように、順方向電圧や抵抗値にはバラツキがありますので、上記の計算方法はあくまでも目安としてお考えください。

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MOSFET

"1.5V駆動"とありますが、既存品の置換え(1.8V駆動品、2.5V駆動品)は可能ですか?

"1.5V駆動"の意味は、ゲートーソース間電圧:MIN1.5Vまで駆動できるという意味ですので、1.8V、2.5V駆動の置換えとして可能です。但し、ゲートーソース間電圧に最大定格:±10V以上印加する場合は4V駆動品を使用してください。

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瞬間的に定格ID以上の電流が流れますが、使用可否判断はどのようにすればいいですか?

製品毎のSOA(Safe Operating Area)がありますので、エリア内であれば使用可能と判断いたします。
例:VDS=20V、Idpeak=2A、Pw=100μs時 ⇒ Pw=100μsのエリア内なので使用可能です。

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ハロゲンフリー製品は対応可能ですか?

小信号パッケージに関しては対応可能です(別途お問い合わせください)。

周囲温度が変わった時にどのような事に注意が必要ですか?

許容損失(Pc)は周囲温度(Ta)に合わせて、軽減(ディレーティング)する必要があります。以下のグラフからトランジスタにかかる電力を周囲温度に合わせて軽減して下さい。



安全動作域(SOA)のディレーティングも必要ですので詳しくは「ロームのトランジスタを安心してお使いいただくために-TR使用可否判断方法」をご参照ください。

また、電気的特性では 例えばバイポーラトランジスタ/デジタルトランジスタの場合, 入力電圧(VBE, VI(on), VI(off),)や hFE, GIは温度により特性が変動します。電気的特性曲線グラフから温度が変化した時も動作に問題がないように設計して下さい。 MOSFETも同様に配慮下さい。

エレクトロニクス豆知識