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半導体
半導体とは
• 電気を通しやすい物質が、導体である。
• 電気を通しにくい物質が、絶縁体である。
• 半導体は、「導体」と「絶縁体」の中間的な電気電動特
性の物質を持つ物質である。
• 物質の性質は、最外殻電子（最も外側の軌道に存在
する電子）の数で決まる。
• 半導体は、最外殻電子を４個持つ物質である。
• Si（シリコン）、Ge（ゲルマニウム）が半導体材料である。
• 現在は、半導体材料としてSi（シリコン）を使われる事
が多い。
Si（シリコン）の結晶
Si
ー
ー
Si
ー
ー
Si
ーー
ーー
ーー
Si
ー
ー
Si
ー
ー
Si
ーー
ーー
ーー
Si
ー
ー
Si
ー
ー
Si
Si（シリコン）やGe(ゲル
マニウム）など半導体の
最外殻電子は４個である。
物質は最外殻電子が
８個の状態が最も安定な
状態である。
Si（シリコン）やGe(ゲル
マニウム）など半導体は
周辺の原子と最外殻電
子を互に共有して結晶を
つくる。
Si（シリコン）の結晶
Si
ー
ー
Si
ーー
ーー
ー
ー
Si
自由電子
ーー
Si
ー
ー
Si
ー
ー
Si
ーー
ーー
ーー
Si
ー
ー
Si
ー
ー
Si
熱や光などのエネル
ギーが加わると、最外殻
電子が原子核の束縛から
離れ、自由に移動するよ
うになる。
物質内を自由に移動で
きる電子のことを、自由電
子という。
シリコンでは、常温程度
のエネルギーでこのような
現象が起こる。
Si（シリコン）の結晶
Si
ー
ー
Si
ーー
ーー
Si
ー
ー
Si
自由電子
ー
ーー
正孔
ー
ー
Si
Si
ー
ーー
ーー
ーー
Si
ー
ー
Si
ー
ー
Si
最外殻電子が抜けた孔
のことを正孔（ホール）とい
う。
正孔は、発生した場所に
留まっておらず、「椅子取
りゲーム」のように、順々
に抜けた場所を移動する
ことで電気を伝える。
正孔は、正の電荷を持っ
ているように見える。
Si（シリコン）の結晶
Si
ー
ー
Si
ーー
ーー
Si
ー
ー
Si
自由電子
ー
ーー
正孔
ー
ー
Si
Si
ー
ーー
ーー
ーー
Si
ー
ー
Si
ー
ー
Si
電気を伝える働きのある
自由電子と正孔のことを
キャリアという。
不純物を加えない純粋
な半導体のことを真性半
導体またはi形半導体と呼
ぶ。
真性半導体では、自由
電子と正孔の数は同じで
ある。
電子素子では、微量の
不純物を加え、自由電子
と正孔の数を調整した不
純物半導体が使われる。
ｎ形半導体
Si
ー
ー
Si
ー
ー
Si
ーー
ーー
ーー
ー
Si
ー
ー
P
ー
ー
Si
ーー
ーー
Si
ー
ー
自由電子
Si
ー
ー
ーー
Si
多数キャリア：自由電子
小数キャリア：正孔
リンPなど最外殻電子が
5個の元素（Ⅴ族の元素）
を不純物として加えた半
導体がｎ形半導体である。
最外殻電子が８個が安
定な状態であるため、Pの
周りの1個の電子はすぐ
に自由電子になる。
正孔の発生を伴わない
ので、自由電子の数が正
孔の数より多くなる。電気
伝導が電子、すなわち負
（Negative）の電荷で行わ
れることから、ｎ形半導体
と呼ばれる。
ｐ形半導体
Si
ー
ー
Si
ー
ー
Si
ーー
ーー
Si
ーー
正孔
ー
ー
B
Si
ー
ーー
ーー
ーー
Si
ー
ー
Si
ー
ー
Si
多数キャリア：正孔
小数キャリア：自由電子
ホウ素Bなど最外殻電
子が3個の元素（Ⅲ族の
元素）を不純物として加え
た半導体がp形半導体で
ある。
最外殻電子が８個が安
定な状態であるため、Bの
周りに1個の正孔ができる。
このとき、電子の発生を
伴わないので、正孔の数
が自由電子の数より多く
なる。電気伝導が正孔、
すなわち正（Positive）の
電荷で行われることから、
ｐ形半導体と呼ばれる。
半導体のまとめ
多数キャリア少数キャリア加える不純物
真性半導体電子と正孔の数は同じ
なし
ｎ形半導体自由電子
正孔
ｐ形半導体正孔
自由電子
ドナー（Ⅴ族）
P（リン）,As（ヒ素）
アクセプタ（Ⅲ族）
B（ホウ素）,Ga（ガリウム）
• 電子素子には微量の不純物を加えた半導体である不純物半導体
が使われる。
• 正孔より自由電子の多い、ｎ形半導体にするために加えるⅤ族の
不純物をドナーという。
• 自由電子より正孔の多い、ｐ形半導体にするために加えるⅢ族の
不純物をアクセプタという。
ダイオード
ｐｎ接合
ｎ形半導体
ｐ形半導体
＋
＋
＋
ー
ー
＋
＋
＋
＋
ー
＋
＋
＋
ー
ー
ー
＋
ー
ー
ー
ー
＋
＋
ー
ー
＋
＋
ー
ー
＋
＋
ー
＋
ー
ー
ー
導体素子を考える上で、最も重要な構造がpn接合である。
ｐ形半導体とｎ形半導体がある面を境にして合わさった構造である。
ｐｎ接合
ｐ形半導体
＋
＋
ー
＋
＋
＋
＋
ｎ形半導体
＋
層
空
ー
ー
＋
＋
＋
＋
＋
＋
乏
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
＋
＋
ー
ー
＋
＋
ー
＋
ー
ー
ー
物質は、一般的に均一濃度になろうとする性質を持っている。この
性質のことを拡散という。
自由電子はｎ形半導体からｐ形半導体へ拡散していき、ｐ形半導
体内の正孔と結合して消滅する。その結果、境界付近には、キャ
リアが存在しない部分ができる。これを空乏層という。
ｐｎ接合
ｐ形半導体
＋
＋
ー
＋
＋
＋
＋
＋ｎ形半導体
－
＋
層
空
ー
ー
＋
＋
＋
＋
＋
＋
乏
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
＋
＋
ー
ー
＋
＋
ー
＋
ー
ー
ー
空乏層の幅は、拡散によりどんどん大きくなるように思うかもしれ
ないが、実は自由電子と正孔の移動により、ｐ形半導体の領域は
負にｎ形半導体の領域は正に帯電し、空乏層にキャリアの移動を
抑制する方向の電界が発生する。この電界の力とキャリアが拡散
しようとする力とがちょうどつり合ったところで、拡散はとまる。
ダイオード
ダイオード
アノード
カソード
A
K
ｐ形半導体
＋
＋
ー
＋
＋
＋
＋
ｎ形半導体
＋
層
空
ー
ー
＋
＋
＋
＋
＋
＋
乏
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
＋
＋
ー
ー
＋
＋
ー
＋
ー
ー
ー
逆方向電圧
電流はほとんど流れない
-
アノード
カソード
A
K
ｐ形半導体
＋
＋
＋
＋
-
＋
＋
＋
＋
＋
＋
ｎ形半導体
＋
＋
ー
層空
＋
層空ー
乏
＋
乏ー
＋
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
＋
＋
+
＋
ー
ー
ー
+
順方向電圧
電流が流れる
アノード
+
カソード
A
K
ｐ形半導体
＋
＋
ー
＋
ー
＋
＋
＋
ー
ー
ー
＋
ー
ー
ー
ー
＋
＋
ー
ー
＋
＋
ー
ー
＋
＋
ー
ー
＋
＋
+
ｎ形半導体
＋
＋
-
＋
ー
ー
ー
-
ダイオードの動作
アノード
カソード
A
K
電流が流れる（順方向）
電流はほとんど流れない（逆方向）
ダイオードは、順方向には電流を流しやすく、逆方向にはほとんど
電流を流さない。この作用をダイオードの整流作用という。
ダイオードの静特性
電流
0.7V
電圧
ダイオードは、順方向に0.6～0.7V程度の電圧を加えると空乏層が
消失し電流が急減に流れ出す。
ダイオードのスイッチモデル
電流
0.7V
ON状態
電圧
OFF状態
スイッチング作用（クリップ回路１）
次の回路の出力Voutを求めてみよう。まず、一番簡単なスイッチ
のみのモデルで考えてみる。
5V
Vout
-5V
ON
5V
ON状態なので、ダイードの
抵抗は0Ω、針金と同じと考
えることができる。よって、
電圧は全て抵抗に加わる。
5V
+
Vout
-5V
-
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに順方向電圧が加わっているのでダイオードはONと考え
ることができる。よって、入力がそのまま出力される。
抵抗に電流が流れない。
オームの法則 V=IR より、
I＝0 なので、 V=0
OFF
5V
5V
-
Vout
-5V
+
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに逆向電圧が加わっているのでダイオードはOFFと考える
ことができる。よって、０Vが出力される。
スイッチング作用（クリップ回路２）
次の回路の出力Voutを求めてみよう。まず、一番簡単なスイッチ
のみのモデルで考えてみる。
5V
Vout
-5V
抵抗に電流が流れない。
オームの法則 V=IR より、
I＝0 なので、 V=0
OFF
5V
5V
+
Vout
-5V
-
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに逆方向電圧が加わっているのでダイオードはOFFと考え
ることができる。よって、０Vが出力される。
ON
5V
ON状態なので、ダイードの
抵抗は0Ω、針金と同じと考
えることができる。よって、
電圧は全て抵抗に加わる。
5V
-
Vout
-5V
+
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに順向電圧が加わっているのでダイオードはONと考える
ことができる。よって、入力がそのままが出力される。
スイッチング作用（クリップ回路３）
次の回路の出力Voutを求めてみよう。まず、一番簡単なスイッチ
のみのモデルで考えてみる。
5V
Vout
-5V
ON状態は、R=0と考えてよい。
オームの法則 V=IR より、
R＝0 なので、 V=0
5V
5V
+
ON
-5V
-
Vout
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに順方向電圧が加わっているのでダイオードはONと考え
ることができる。よって、０Vが出力される。
回路に電流が流れない。よって、抵抗
による電圧降下は0となり、入力電圧
は全てダイオードに加わる。
5V
5V
-
OFF
-5V
+
Vout
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに逆方向電圧が加わっているのでダイオードはOFFと考え
ることができる。よって、入力電圧がそのまま出力される。
スイッチング作用（クリップ回路４）
次の回路の出力Voutを求めてみよう。まず、一番簡単なスイッチ
のみのモデルで考えてみる。
5V
Vout
-5V
回路に電流が流れない。よって、抵抗
による電圧降下は0となり、入力電圧
は全てダイオードに加わる。
5V
5V
+
OFF
-5V
-
Vout
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに逆方向電圧が加わっているのでダイオードはOFFと考え
ることができる。よって、入力電圧がそのまま出力される。
ON状態は、R=0と考えてよい。
オームの法則 V=IR より、
R＝0 なので、 V=0
5V
5V
-
ON
-5V
+
Vout
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに順方向電圧が加わっているのでダイオードはONと考え
ることができる。よって、0Vが出力される。
スイッチング作用（クリップ回路１）
次の回路の出力Voutを求めてみよう。スイッチと電源のモデルで
考えてみる。
5V
Vout
-5V
ON状態のとき、ダイオード
の順方向電圧分アノードに
比べカソードの電圧が低い
ON
+ 5V
+
4.3V
Vout
-5V
-
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに順方向電圧が加わっているのでダイオードはONと考え
ることができる。
抵抗に電流が流れない。
オームの法則 V=IR より、
I＝0 なので、 V=0
OFF
5V
-
4.3V
Vout
-5V
+
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに逆方向電圧が加わっているのでダイオードはOFFと考え
ることができる。
スイッチング作用（クリップ回路２）
次の回路の出力Voutを求めてみよう。スイッチと電源のモデルで
考えてみる。
5V
Vout
-5V
抵抗に電流が流れない。
オームの法則 V=IR より、
I＝0 なので、 V=0
OFF
5V
5V
+
Vout
-5V
-
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに逆方向電圧が加わっているのでダイオードはOFFと考え
ることができる。
ON状態のとき、ダイオード
の順方向電圧分カソードに
比べアノードの電圧が高い
ON
- +
5V
5V
-
Vout
-5V
+
-4.3V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに順方向電圧が加わっているのでダイオードはONと考え
ることができる。
スイッチング作用（クリップ回路３）
次の回路の出力Voutを求めてみよう。スイッチと電源のモデルで
考えてみる。
5V
Vout
-5V
ON状態のとき、ダイオード
の順方向電圧分カソードに
比べアノードの電圧が高い
5V
5V
+
ON
0.7V
Vout
-5V
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに順方向電圧が加わっているのでダイオードはONと考え
ることができる。
回路に電流が流れない。よって、抵抗
による電圧降下は0となり、入力電圧
は全てダイオードに加わる。
5V
5V
+
OFF
0.7V
Vout
-5V
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに逆方向電圧が加わっているのでダイオードはONと考え
ることができる。
スイッチング作用（クリップ回路４）
次の回路の出力Voutを求めてみよう。スイッチと電源のモデルで
考えてみる。
5V
Vout
-5V
回路に電流が流れない。よって、抵抗
による電圧降下は0となり、入力電圧
は全てダイオードに加わる。
5V
5V
ON
+
Vout
-5V
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに順方向電圧が加わっているのでダイオードはOFFと考え
ることができる。
ON状態のとき、ダイオード
の順方向電圧分カソードに
比べアノードの電圧が高い
5V
5V
ON
+
Vout
-0.7V
-5V
-5V
赤で示している電圧の部分のみについて考えてみる。このとき、ダ
イオードに逆方向電圧が加わっているのでダイオードはONと考え
ることができる。
トランジスタ
バイポーラトランジスタ
ｎｐｎ形
内
部
構
造
回
路
記
号
B ベース
ｐｎｐ形
C コレクタ
C コレクタ
ｎ形半導体
ｐ形半導体
ｐ形半導体
B ベース
ｎ形半導体
ｎ形半導体
ｐ形半導体
E エミッタ
E エミッタ
C コレクタ
C コレクタ
B ベース
B ベース
E エミッタ
E エミッタ
ｎｐｎトランジスタ
ｎ形
ー
ー
ー
E エミッタ
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
＋
ー
ー
＋
ー
ー
ー
＋
ー
ー
ー
＋
ー
ー
ｎ形
ｐ形
ー
ー
ー
ー
ー
ー
B ベース
順方向電圧
逆方向電圧
C コレクタ
コレクタ・ベース間に逆方向電圧を印加しているので、コレクタ・ベース間に空乏層が
できる。このままだと、空乏層があるためコレクタ電流ICは流れない。また、このときコ
レクタ・ベース間に印可した電圧は、全て空乏層に加わる。
ｎ形
ー
ー
E エミッタ
-+
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
乏
ー
ー
＋
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
層空
＋
ー
ー
ー
ー
＋
ー
ー
ｎ形
ｐ形
ー
ー
ー
ー
＋
ー
ー
ー
B ベース
順方向電圧
逆方向電圧
C コレクタ
IC
ベース・エミッタ間に順方向電圧を印加すると、大量の自由電子がエミッタ領域から
ベース領域に流れ込んでくる。ベース領域が薄く作られているため、流れ込んできた
自由電子はベース領域で再結合（ホールと結合）せずに空乏層に入り込む。空乏層
に入った自由電子は空乏層にかかっている電界に引っ張られコレクタ領域に達しコレ
クタ電流IＣになる。また、ベース領域で再結合した自由電子がベース電流IBなる。
ｎ形
ー
ー
E エミッタ
-+
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
乏
ー
ー
＋
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
層空
＋
ー
ー
ー
ー
＋
ー
ー
ｎ形
ｐ形
ー
ー
ー
ー
＋
ー
ー
ー
B ベース
IB
順方向電圧
逆方向電圧
C コレクタ
IC
ベース領域で再結合する自由電子とコレクタ領域まで到達する自由電子の割合がほ
ぼ一定であることから、コレクタ電流ICとベース電流IBはほぼ比例する。
IC ＝ hFE×IB （hFEは種類および部品により異なる：数十～数百）
また、次の関係が成立する。
、 IE ≒ IC
ｎ形
ｐ形
IE ＝ IC＋IB
ｎ形
-+
ー
ー
ー
E エミッタ
IE
＋
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
乏
ー
ー
＋
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
層空
＋
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
ー
＋
ー
ー
ー
B ベース
IB
順方向電圧
逆方向電圧
C コレクタ
IC
pnpトランジスタ
ｐ形
＋
＋
＋
E エミッタ
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
ー
＋
＋
ー
＋
＋
＋
ー
＋
＋
＋
ー
＋
＋
ｐ形
ｎ形
＋
＋
＋
＋
＋
＋
B ベース
順方向電圧
逆方向電圧
C コレクタ
コレクタ・ベース間に逆方向電圧を印加しているので、コレクタ・ベース間に空乏層が
できる。このままだと、空乏層があるためコレクタ電流ICは流れない。また、このときコ
レクタ・ベース間に印可した電圧は、全て空乏層に加わる。
ｐ形
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
乏
＋
ー
＋
＋
＋
＋
＋
＋
層空
ー
＋
＋
ｐ形
＋
ー
＋
＋
-
＋
＋
E エミッタ
ｎ形+
＋
＋
＋
＋
＋
＋
ー
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
B ベース
順方向電圧
逆方向電圧
C コレクタ
IC
ベース・エミッタ間に順方向電圧を印加すると、大量の正孔がエミッタ領域からベース
領域に流れ込んでくる。ベース領域が薄く作られているため、流れ込んできた正孔は
ベース領域で再結合（自由電子と結合）せずに空乏層に入り込む。空乏層に入った
正孔は空乏層にかかっている電界に引っ張られコレクタ領域に達しコレクタ電流IＣに
なる。また、ベース領域で再結合した正孔がベース電流IBなる。
ｐ形
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
乏
＋
ー
＋
＋
＋
＋
＋
＋
層空
ー
＋
＋
ｐ形
＋
ー
＋
＋
-
＋
＋
E エミッタ
ｎ形+
＋
＋
＋
＋
＋
＋
ー
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
B ベース
IB
順方向電圧
逆方向電圧
C コレクタ
IC
ベース領域で再結合する正孔とコレクタ領域まで達する正孔の割合がほぼ一定であ
ることから、コレクタ電流ICとベース電流IBはほぼ比例する。
IC ＝ hFE×IB （hFEは種類および部品により異なる：数十～数百）
また、次の関係が成立する。
、 IE ≒ IC
ｐ形
ｎ形+
IE ＝ IC＋IB
＋
＋
＋
IE
＋
＋
＋
＋
＋
＋
乏
＋
＋
ー
＋
＋
＋
＋
＋
＋
層空
ー
＋
＋
＋
＋
ー
＋
＋
E エミッタ
-
ｐ形
＋
＋
＋
＋
＋
＋
ー
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
B ベース
IB
順方向電圧
逆方向電圧
C コレクタ
IC
ｎｐｎトランジスタ
C
ｎ形半導体
空乏層
B
ｐ形半導体
ｎ形半導体
E
ｎｐｎトランジスタ
C
ｎ形半導体
空乏層
B
ｐ形半導体
ｎ形半導体
E
ｎｐｎトランジスタ
IC
C
ｎ形半導体
IB
B
VBB
空乏層
ｐ形半導体
ｎ形半導体
VCC
VCC
VBB
E
入力側
出力側
エミッタが共通
IC
VBE
ベース・エミッタ間電圧
VCE
コレクタ・エミッタ間電圧
IB
ベース電流
IC
コレクタ電流
IE
エミッタ電流
IB
VCE
VBB
VBE
入力側
VCC
IE
出力側
入力特性（IB－ VBE特性）
（μA）
IB
30
VCC
VBB
IB
20
10
VBE
0
0
0.2
0.4
0.6
VBE
入力側
出力側
0.8 （V）
IC
電流伝達特性（IC－ IB特性）
（mA）
4
IB
3
IC
2
1
0
0
10
20
IB
入力側
出力側
30
40 （μA）
IC
出力特性（IC－ VCE特性）
（mA）
4
IB
IB=40μA
IB=30μA
VCE
3
IC
IB=20μA
2
IB=10μA
1
0 0
2
4
VCE
入力側
出力側
6
8 （v）
入力特性
IB
電流伝達特性
出力特性
（mA）
C 4
（mA）
4
IB=40μA
I
IC
（μA）
IB=30μA
30
3
3
20
2
2
10
1
1
0
0
0.2
0.4
0.6 0.7 0.8 （V）
0
0
VBE
10
20
30
0 0
40 （μA）
IB
IB=20μA
IB=10μA
2
4
6
IC =2mA
VCC
IB =20μA
VCE
VBB 0.7V
VBE=0.7V
IE
8 （v）
VCE
入力特性
IB
電流伝達特性
出力特性
（mA）
C 4
（mA）
4
IB=40μA
I
IC
（μA）
IB=30μA
30
3
3
20
2
2
10
1
1
0
0
0.2
0.4
0
0.6 0.7 0.8 （V）
0
10
VBE
20
30
0 0
40 （μA）
IB
IB=20μA
IB=10μA
2
4
6
0.1
0
-0.1
IC
3A
0.1V
0V
-0.1V
IB
vin＝0.1sin ωt V
VBB 0.7V
VBE
30μA
2A
20μA
1A
10μA
VCC
VCE
8 （v）
VCE
電圧増幅作用
コレクタに抵抗RCを接続
すると抵抗RCに信号電
流iCが流れ、その電圧
降下を出力信号電圧vo
として取り出すことがで
きる。
RC
VCC
IC=ICC+iC
IB=IBB+ii
vi
VBE=VBB+vi
VBB
C
vO=-RCiC
VCE=VCC-RC・IC
=VCC-RC(ICC+iC)
=VCC-RCICC+RCiC
コンデンサCは直流分を
阻害して、信号電圧voだ
けを取り出す働きを持っ
ている。
vO
電圧増幅度Av＝
vi
コレクタ抵抗RCを大きく
すると増幅度が大きくな
る。
VBBのことをベースバイ
アス電源という。
負荷線
VCC 6V
IC
出力特性
（mA）
4
RC
2kΩ
トランジスタに抵抗
RCを接続したときの
コレクタ電流ICとコレ
クタ・エミッタ間電圧
VCEの関係を示した
直線を負荷線という。
IB=40μA
IB=30μA
3
IC
IB=20μA
2
IB=10μA
1
0 0
VCE=VCC-RC・IC
2
4
6
8 （v）
VCE
負荷線は一般に出
力特性上に作図す
る。
負荷線
VCC 8V
IC
出力特性
（mA）
4
RC
2kΩ
トランジスタに抵抗
RCを接続したときの
コレクタ電流ICとコレ
クタ・エミッタ間電圧
VCEの関係を示した
直線を負荷線という。
IB=40μA
IB=30μA
3
IC
IB=20μA
2
IB=10μA
1
0 0
VCE=VCC-RC・IC
2
4
6
8 （v）
VCE
負荷線は一般に出
力特性上に作図す
る。
負荷線
VCC 8V
IC
出力特性
（mA）
4
RC
4kΩ
トランジスタに抵抗
RCを接続したときの
コレクタ電流ICとコレ
クタ・エミッタ間電圧
VCEの関係を示した
直線を負荷線という。
IB=40μA
IB=30μA
3
IC
IB=20μA
2
IB=10μA
1
0 0
VCE=VCC-RC・IC
2
4
6
8 （v）
VCE
負荷線は一般に出
力特性上に作図す
る。
入力特性
IB
電流伝達特性
IC（mA）
4
（μA）
出力特性
IC
IB=40μA
4
IB=30μA
30
3
3
動作点
動作点
20
2
2
10
1
1
0
0
0.2
0.4
動作点
0.6 0.7 0.8 （V）
0
0
10
20
30
VBE
40 （μA）
IB
0.1
0
-0.1
20μA
0 0
2
RC
3A
2kΩ
2A
1A
4
6
8 （v）
VCE
VCC
10μA
IB
vin＝0.1sin ωt V
ベースバイアス電源 VBB
IB=10μA
IC
30μA
0.1V
0V
-0.1V
IB=20μA
VBE
0.7V
８V
6V
2V
VCE4V
VO 0V
2V
-2V
バイアス回路
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
動作点
20
2
10
1
0
出力特性
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0
1.0 （V）
動作点
2
IB=10μA
1
0
10
20
30
VBE
40 （μA）
0 0
2
RC
2kΩ
VCC
IC
８V
IB
VCE
VBB
0.7V
VBE
0.7V
4
6
8 （v）
VCE
IB
二電源方式
IB=20μA
動作点
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
動作点
20
2
10
1
0
出力特性
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0
1.0 （V）
動作点
2
IB=10μA
1
0
10
20
30
VBE
固定バイアス回路
40 （μA）
0 0
2
RC
2kΩ
365kΩ
VCC
IC
８V
IB 20μA
VCE
VBE
0.7V
4
6
8 （v）
VCE
IB
RB
IB=20μA
動作点
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
動作点
20
2
10
1
0
出力特性
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0
1.0 （V）
動作点
2
IB=10μA
1
0
10
20
30
VBE
自己バイアス回路
40 （μA）
0 0
2
RC
2kΩ
165kΩ
4V
IC
VCE
VBE
0.7V
VCC
８V
IB 20μA
4
6
8 （v）
VCE
IB
RB
IB=20μA
動作点
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
動作点
20
2
10
1
0
出力特性
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0
1.0 （V）
動作点
2
IB=10μA
1
0
10
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
電流帰還バイアス回路
IB=20μA
動作点
2
4
6
VCE
IB
RB
325kΩ
RC
1.6kΩ
IB 20μA
IC
VCC
VCE
1.5V
VBE 0.7V
0.8V
RE
400Ω
8 （v）
８V
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
30
IC （mA）
4
2
10
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0
1.0 （V）
動作点
1.6
動作点
IB=20μA
2
IB=10μA
1
0
10
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
電流帰還バイアス回路
IB=30μA
3
3
20
IB=40μA
3.2
動作点
0
出力特性
2
4
6
VCE
IB
RB
RC
2kΩ
409kΩ
IB 16μA
IC
VCC
VCE
1.46V
VBE 0.66V
0.8V
RE
500Ω
8 （v）
８V
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
動作点
20
2
10
1
0
出力特性
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0
1.0 （V）
動作点
2
IB=10μA
1
0
10
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
組み合せバイアス回路
IB=20μA
動作点
2
4
6
VCE
IB
RB
RC
1.6kΩ
165kΩ
IB
20μA
4.8V
IC
VCE
1.5V
VBE 0.7V
0.8V
RE
400Ω
8 （v）
VCC
８V
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
30
IC （mA）
4
10
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0
1.0 （V）
動作点
動作点
1.6
IB=20μA
2
IB=10μA
1
0
10
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
組み合せバイアス回路
IB=30μA
3
動作点
2
IB=40μA
3.2
3
20
0
出力特性
2
4
6
VCE
IB
RB
RC
2kΩ
207kΩ
IB
16μA
4.8V
IC
VCE
1.46V
VBE 0.66V
0.8V
RE
500Ω
8 （v）
VCC
８V
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
動作点
20
2
10
1
0
出力特性
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
動作点
2
IB=20μA
動作点
IB=10μA
1
0
10
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
2
4
6
VCE
IB
電流帰還バイアス回路（２） RB
29.5kΩ
（ブリーダー方式）
RC
1.6kΩ
IB 20μA
IA
0.2mA
IC
VCC
８V
VCE
1.5V
VBE 0.7V
0.8V
RA
RE
7.5kΩ
400Ω
8 （v）
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
30
IC （mA）
4
10
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
IB=30μA
3
動作点
2
IB=40μA
3.2
3
20
0
出力特性
動作点
動作点
1.6
IB=20μA
2
IB=10μA
1
0
10
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
2
4
6
VCE
IB
電流帰還バイアス回路（２） RB
37.2kΩ
（ブリーダー方式）
RC
2kΩ
IB 16μA
IA
0.16mA
IC
VCC
８V
VCE
1.46V
VBE 0.66V
0.8V
RA
RE
9.13kΩ
500Ω
8 （v）
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
動作点
20
2
10
1
0
出力特性
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
動作点
2
IB=20μA
動作点
IB=10μA
1
0
10
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
2
4
6
VCE
IB
組み合せバイアス回路（２） RB
15kΩ
（ブリーダー方式）
RC
1.6kΩ
IB 20μA
0.2mA
VBE 0.7V
0.8V
RA
RE
7.5kΩ
400Ω
VCC
８V
VCE
1.5V
IA
4.8V
IC
8 （v）
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
30
IC （mA）
4
10
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
IB=30μA
3
動作点
2
IB=40μA
3.2
3
20
0
出力特性
動作点
動作点
1.6
IB=20μA
2
IB=10μA
1
0
10
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
2
4
6
VCE
IB
組み合せバイアス回路（２） RB
19kΩ
（ブリーダー方式）
RC
2kΩ
IB 16μA
0.16mA
VBE 0.66V
0.8V
RA
RE
9.13kΩ
500Ω
VCC
８V
VCE
1.46V
IA
4.8V
IC
8 （v）
実際の増幅回路
固定バイアス回路
RB
RC
VCC
vout
vin
自己バイアス回路
RB
RC
VCC
vout
vin
電流帰還バイアス回路
RB
RC
VCC
vin
vout
RE
組み合わせバイアス回路
RB
RC
VCC
vout
vin
RE
電流帰還バイアス回路（２）
（ブリーダー方式）
RB
RC
VCC
vout
vin
RA
RE
組み合せバイアス回路（２）
（ブリーダー方式）
RB
RC
VCC
vout
vin
RA
RE
交流負荷線
固定バイアス回路
RB
365kΩ
RC
365kΩ
2kΩ
RC
2kΩ
VCC
RL
vin
RB
2kΩ
RL
2kΩ
vin
vout
vout
vin RB
365kΩ
RC
RL
2kΩ
2kΩ
vout
固定バイアス回路
IC
出力特性
（mA）
4
RLC
IB=40μA
RB
vin365kΩ
IB=30μA
3
2
IB=20μA
動作点
0 0
2
4
6
vout
RLC = RC ・RL
RC + R L
IB=10μA
1
1kΩ
8 （v）
VCE
vin RB
365kΩ
RC
RL
2kΩ
2kΩ
vout
２５日の宿題の解答
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
2.4
20
動作点
10
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0
1.0 （V）
1.2
動作点
1
0
0
10
1
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
電流帰還バイアス回路
IB=20μA
2
2
IB=10μA
動作点
2
4
6
VCE
IB
RB
RC
2kΩ
398kΩ
IB 12μA
IC
VCC
VCE
1.22V
VBE 0.62V
0.6V
RE
500Ω
8 （v）
6V
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
2.4
20
動作点
10
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0
1.0 （V）
1.2
動作点
1
0
0
1
10
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
組み合せバイアス回路
IB=20μA
2
2
IB=10μA
動作点
2
4
6
VCE
IB
RB
RC
2kΩ
198kΩ
IB
12μA
3.6V
IC
VCE
1.22V
VBE 0.62V
0.6V
RE
500Ω
8 （v）
VCC
6V
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
2.4
20
動作点
10
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
1.2
動作点
1
0
IB=20μA
2
2
0
10
1
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
IB=10μA
動作点
2
4
6
VCE
IB
電流帰還バイアス回路（２） RB
36.2kΩ
（ブリーダー方式）
RC
2kΩ
IB 12μA
IA
0.12mA
IC
VCC
6V
VCE
1.22V
VBE 0.62V
0.6V
RA
RE
10.2kΩ
500Ω
8 （v）
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
2.4
20
動作点
10
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
1.2
動作点
1
0
IB=20μA
2
2
0
10
1
20
30
0 0
40 （μA）
VBE
IB=10μA
動作点
2
4
6
VCE
IB
組み合せバイアス回路（２） RB
18kΩ
（ブリーダー方式）
RC
2kΩ
IB 12μA
0.12mA
VBE 0.62V
0.6V
RA
RE
10.2kΩ
500Ω
VCC
6V
VCE
1.22V
IA
3.6V
IC
8 （v）
交流負荷線の問題
（１）直流負荷線を描け。
（２）動作点を描け。
（３）バイアス回路を設計せよ。
（４）交流負荷線を描け。
（５）電圧増幅度を求めよ。
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
8
40
IC （mA）
8
IB=30μA
30
6
6
20
4
4
10
2
2
0
IB=40μA
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
0
10
20
VBE
電流帰還バイアス回路
30
40 （μA）
IB=20μA
IB=10μA
0 0
2
4
6
VCE
IB
RB
RC
1kΩ
VCC
6V
RL
vin
1kΩ
RE
500Ω
8 （v）
vout
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
8
40
IC （mA）
8
IB=30μA
30
6
6
20
4
4
10
2
2
0
IB=40μA
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
0
10
20
VBE
組み合せバイアス回路
30
40 （μA）
IB=20μA
IB=10μA
0 0
2
4
6
VCE
IB
RB
RC
1kΩ
VCC
6V
RL
vin
1kΩ
RE
500Ω
8 （v）
vout
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
8
40
IC （mA）
8
IB=30μA
30
6
6
20
4
4
10
2
2
0
IB=40μA
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
0
10
20
VBE
30
40 （μA）
IB=20μA
IB=10μA
0 0
2
4
6
VCE
IB
電流帰還バイアス回路（２） RB
（ブリーダー方式）
RC
1kΩ
VCC
6V
RL
vin
1kΩ
RA
RE
500Ω
8 （v）
vout
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
8
40
IC （mA）
8
IB=30μA
30
6
6
20
4
4
10
2
2
0
IB=40μA
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
0
10
20
VBE
30
40 （μA）
IB=20μA
IB=10μA
0 0
2
4
6
VCE
IB
組み合せバイアス回路（２） RB
（ブリーダー方式）
RC
1kΩ
VCC
6V
RL
vin
1kΩ
RA
RE
500Ω
8 （v）
vout
交流負荷線の問題（解答）
（１）直流負荷線を描け。
（２）動作点を描け。
（３）バイアス回路を設計せよ。
（４）交流負荷線を描け。
（５）電圧増幅度を求めよ。
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
8
40
IC （mA）
8
IB=30μA
30
6
6
20
4
4
動作点
10
0
IB=40μA
動作点
2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
0
10
20
30
40 （μA）
IB=10μA
動作点
2
VBE
電流帰還バイアス回路
IB=20μA
00
2
4
6
VCE
IB
RB
RC
440kΩ
1kΩ
電圧増幅度
Av=１０
VCC
6V
10μA
1.６V
1V
vin
RE
500Ω
RL
1kΩ
8 （v）
vout
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
8
40
IC （mA）
8
IB=30μA
30
6
6
20
4
4
動作点
10
0
IB=40μA
動作点
2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
0
10
20
40 （μA）
30
IB=10μA
動作点
2
VBE
組み合せバイアス回路
IB=20μA
0 0
2
4
6
VCE
IB
RB
RC
240kΩ
1kΩ
4V
電圧増幅度
Av=１０
VCC
6V
10μA
1.6V
1V
vin
RE
500Ω
RL
1kΩ
8 （v）
vout
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
8
40
IC （mA）
8
IB=30μA
30
6
6
20
4
4
動作点
10
0
IB=40μA
動作点
2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
0
IB=20μA
10
20
30
VBE
40 （μA）
IB=10μA
動作点
2
0 0
2
4
6
VCE
IB
電流帰還バイアス回路（２） RB
40kΩ
（ブリーダー方式）
RC
1kΩ
VCC
6V
10μA
電圧増幅度
Av=１０
1.6V
1V
vin
RA
RE
16kΩ
500Ω
RL
1kΩ
8 （v）
vout
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
出力特性
IC （mA）
8
40
IC （mA）
8
IB=30μA
30
6
6
20
4
4
動作点
10
0
IB=40μA
動作点
2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
0
IB=20μA
10
20
30
40 （μA）
VBE
0 0
2
4
6
RC
1kΩ
4V
VCC
6V
10μA
電圧増幅度
Av=１０
1.6V
1V
RA
RE
16kΩ
500Ω
RL
1kΩ
8 （v）
VCE
IB
組み合せバイアス回路（２） RB
21.8kΩ
（ブリーダー方式）
vin
IB=10μA
動作点
2
vout
トランジスタの等価回路
ｈパラメータ
ii
io
トランジスタは動作点が決まると
線形素子として扱うことができる。
vo
vi
vi＝hi ii + hr vo
io＝hf ii + ho vo
トランジスタは、ｈパラメータを用
いることが多い。
hパラメータ（h定数）
hi 入力インピーダンス
hr 電圧帰還率
vi hi hr ii
=
io
hf ho vo
hf 電流増幅率
ho 出力アドミタンス
ｈパラメータ
ii
io
io
ii
hi
vo vi
vi
hf×IB
ho
hr×vo
vi＝hi ii + hr vo
io＝hf ii + ho vo
hパラメータ（h定数）
hi 入力インピーダンス
hr 電圧帰還率
vi hi hr ii
=
io
hf ho vo
hf 電流増幅率
ho 出力アドミタンス
vo
ｈパラメータ
ii
io
ic
ib
vce
vo
vi
vbe
vi＝hi ii + hr vo
io＝hf ii + ho vo
vbe＝hie ib + hre vce
ic＝ hfe ib + hoe vce
vi hi hr ii
=
io
hf ho vo
vbe hie hre ib
=
ic
hfe hoe vce
入力インピーダンスｈie
ic
io
ii
ib
vce=0
vo=0
vi
vbe
vi＝hi ii + hrvo
vo=0にする
vi＝hi ii + hr 0
hiii = vi
hi = vi
ii
hi = vi
ii
vo=0
vbe＝hie ib + hre vce
vce=0にする
hie = vbe
ib
vbe＝hie ib + hre 0
hieib = vbe
hie = vbe
ib
vce=0
入力インピーダンスｈie
IB （μA）
入力特性
ic
40
ib
30
⊿IB
10
0
vce=0
動作点
20
vbe
⊿VBE
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
VBE
入力特性から求める
ことができる。
hie = ⊿⊿IVB BE
hie =
0.2V
20μA
＝10kΩ
vbe＝hie ib + hre vce
vce=0にする
hie = vbe
ib
vbe＝hie ib + hre 0
hieib = vbe
hie = vbe
ib
vce=0
電圧帰還率ｈｒe
ic
io
ii=0
ib=0
vce=0
vo
vi
vbe
vi＝hi ii + hrvo
ii=0にする
vi＝hi 0 +hrvo
hrvo = vi
hr = vi
vo
hr = vvio
ii=0
vbe＝hie ib + hre vce
ib=0にする
hre = vbe
vce
vbe＝hie 0 + hrevce
hrevce = vbe
hre = vbe
vce
ib=0
電圧帰還率ｈｒe
IB （μA）
入力特性
VCE1 VCE2
40
ib=0
30
vce=0
動作点
20
vbe
10
0
ic
0
0.2
0.4
0.8
0.6
⊿VBE
1.0 （V）
入力特性から求める
ことができる。
hre = ⊿⊿VVCEBE
⊿VBE
= VCE1
－VCE2
VBE
vbe＝hie ib + hre vce
ib=0にする
hre = vbe
vce
vbe＝hie 0 + hrevce
hrevce = vbe
hre = vbe
ib=0
vce
トランジスタではvceが入力側に与える影響が小さくhre =0として考慮しないことが多い
電流増幅率ｈｆe
ic
io
ii
ib
vce=0
vo=0
vi
vbe
io＝hf ii + ho vo
vo=0にする
io＝hf ii + ho 0
hf ii ＝io
hf = io
ii
hf =
io
ii
vo=0
ic＝ hfe ib + hoe vce
vce=0にする
hfe = ic
ib
ic＝ hfe ib + hoe 0
hfeib = ic
hｆe = ic
ib
vce=0
電流増幅率ｈｆe
電流伝達特性
ic
IC （mA）
4
ib
3
動作点
2
1
0
vce=0
⊿IC
vbe
⊿IB
0
10
20
30
40 （μA）
IB
電流伝達特性から求
めることができる。
hfe = ⊿⊿IIBC
hfe =
2mA
20μA
＝100
ic＝ hfe ib + hoe vce
vce=0にする
hfe = ic
ib
ic＝ hfe ib + hoe 0
hfeib = ic
hｆe = ic
ib
vce=0
出力アドミタンスｈoe
ic
io
ii=0
ib
vce
vo
vi
vbe
io＝hf ii + ho vo
ii=0にする
io＝hf 0+ ho vo
hovo ＝io
ho= io
vo
ho=
io
vo
ii=0
ic＝ hfe ib + hoe vce
ib=0にする
c
hoe = vice
ic＝ hfe 0 + hoevce
hoevce = ic
hoe = ic
vce
ib=0
出力アドミタンスｈoe
出力特性
IC （mA）
4
ic
IB=40μA
IB=30μA
ib
3
動作点
2
⊿VCE
1
0 0
2
vce
IB=20μA
⊿IC
IB=10μA
4
6
vbe
8 （v）
VCE
出力特性から求める
ことができる。
hoe = ⊿⊿VICCE
40μA
4V
＝10μS
ic＝ hfe ib + hoe vce
ib=0にする
hoe = vicec
ic＝ hfe 0 + hoevce
hoevce = ic
hoe = ic
vce
ib=0
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
2
⊿IB
10
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
VBE
hfe ＝
20
30
40 （μA）
0 0
2
4
⊿VBE
8 （v）
6
VCE
IB
hie
hie ＝
10
IB=10μA
1
⊿IB
0
IB=20μA
2
⊿IC
1
⊿VBE
0
動作点
動作点
動作点
20
0
出力特性
hfe×IB
0.2V
⊿I B
入力インピーダンス 20μA ＝10kΩ
⊿I C
電流増幅率
⊿I B
2mA
20μA
＝100
IB （μA）
入力特性
電流伝達特性
IC （mA）
4
40
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
2
⊿IB
10
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
0
hoe ＝
20
⊿VCE
30
40 （μA）
0 0
2
4
⊿VBE
hfe×IB
8 （v）
6
VCE
IB
hie
hfe ＝
10
IB=20μA
⊿IC
IB=10μA
1
⊿IB
VBE
hie ＝
2
⊿IC
1
⊿VBE
0
動作点
動作点
動作点
20
0
出力特性
hoe
0.2V
⊿I B
入力インピーダンス 20μA ＝10kΩ
⊿I C
電流増幅率
2mA
20μA
＝100
出力アドミタンス
40μA
4V
＝10μS
⊿I B
⊿IC
⊿VCE
RB
RC
29.5kΩ
1.6kΩ
VCC
8V
20μA
1.7V
1V
vin
RA
RE
7.5kΩ
400Ω
RL
1kΩ
vout
RB
RC
29.5kΩ
1.6kΩ
20μA
1.7V
1V
vin
RA
RE
7.5kΩ
400Ω
RL
1kΩ
vout
RB
RC
29.5kΩ
1.6kΩ
20μA
1.7V
1V
vin
RA
RE
7.5kΩ
400Ω
RA
vin 7.5kΩ
RB
29.5kΩ
RL
1kΩ
vout
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
vout
IB
RA
vin 7.5kΩ
RB
hie
29.5kΩ
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
hfe×IB
RA
vin 7.5kΩ
RB
29.5kΩ
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
vout
vout
IB
RA
RB
vin 7.5kΩ
hie
29.5kΩ
10kΩ
IB
入力特性
RL
1.6kΩ
1kΩ
vout
100×IB
電流伝達特性
（μA）
40
出力特性
IC （mA）
4
IC （mA）
4
IB=40μA
IB=30μA
30
3
3
動作点
20
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0 （V）
0
0
hfe ＝
10
20
IB=20μA
動作点
IB=10μA
1
⊿IB
VBE
hie ＝
2
⊿I C
1
⊿VBE
0
動作点
2
⊿IB
10
0
RC
30
40 （μA）
0 0
2
4
6
VCE
IB
⊿VBE
⊿I B
⊿I C
⊿I B
8 （v）
0.2V
入力インピーダンス 20μA ＝10kΩ
電流増幅率
2mA
20μA
＝100
IB
RA
vin 7.5kΩ
RB
29.5kΩ
hie
10kΩ
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
100×IB
電圧増幅度を求める
IB＝ vin
hie
IC＝hfe×IB
RC×RL
RCL= RC+RL
vout= -IC RCL
IC＝hfe×vin
vout=-hfe×vin
hie
hie
vin
-hfe×
Av=-
hfe
Av=- hie
hie
×
RC×RL
RC+RL
×
RC×RL
RC+RL
vin
×
RC×RL
RC+RL
vout
IB
RA
vin 7.5kΩ
RB
hie
29.5kΩ
10kΩ
電圧増幅度を求める
hfe
Av=- hie
Av=-6.15
×
RC×RL
RC+RL
100×IB
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
vout
IIN
RA
vin 7.5kΩ
RB
29.5kΩ
hie
10kΩ
IIN
vin
IOUT
IB
IB
RAB
5.98kΩ
電流増幅度を求める
RL
1.6kΩ
1kΩ
vout
100×IB
IOUT
IC
hie
10kΩ
RC
100×IB
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
vout
IIN
IB
RAB
vin
5.98kΩ
hie
10kΩ
IOUT
IC
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
100×IB
電流増幅度
IB＝
RAB
RAB＋hie
IIN
IC＝ hfe IB＝ hfe
IOUT＝
IOUT＝
RC hfe RAB
IIN
RC+RL
RAB＋hie
Ai=
IIN
RAB
RAB＋hie
IIN
RC IC
RC+RL
RC hfe RAB
IIN
RC+RL
RAB＋hie
RC
RAB
Ai= RC+RL hfe RAB
＋hie
vout
IIN
vin
IB
RAB
hie
5.98kΩ
10kΩ
100×IB
電流増幅度
RC hfe RAB
Ai= RC+RL
RAB＋hie
Ai=23
電圧増幅度
hfe
Av=- hie
×
RC×RL
RC+RL
Av=-6.15
電力増幅度
Ap= ｜Av× Ai｜
IOUT
IC
Ap=141
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
vout
IIN
vin=1V
IB=0.1ｍA
RAB
5.98kΩ
hie
10kΩ
IOUT
IC=10mA
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
vout=-6.15V
100×IB
RCL=615Ω
vin=1Vと想定して出力電圧を計算する。 Av=-6.15
IIN＝267μA
vin=1V
RAB
5.98kΩ
IB
IC
hie
10kΩ
IOUT＝6.15ｍA
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
100×IB
RABI=3742Ω
この時の入力電流IINと出力電流IOUTを求める。 Ai=23
Ap= ｜Av× Ai｜= ｜-6.15× 23｜ = 141
vout=-6.15V
等価回路の問題
＜問題＞
電圧増幅度、電流増幅度、電力増幅度を求めよ。
hie＝2ｋΩ、hfe ＝１００とする。
RB
RC
325kΩ
1.6kΩ
VCC
8V
RL
vin
1kΩ
RE
400Ω
vout
等価回路の問題（解答）
コンデンサーと電源をショートする
RB
RC
325kΩ
1.6kΩ
RL
vin
1kΩ
vout
RB
RC
325kΩ
1.6kΩ
RL
1kΩ
vin
vout
グランドを下になるように書き換える。
vin
RB
325kΩ
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
vout
IB
vin
RB
325kΩ
hie
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
１００×IB
2kΩ
2kΩ
hie＝2ｋΩ、hfe ＝１００
トランジスタをｈパラメータを用いた
等価回路で置き換える。
vin
RB
325kΩ
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
vout
vout
IIN
vin=1V
IB=0.5mA
RB
325kΩ
hie
2kΩ
IOUT
IC=50mA
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
100×IB
vin=1Vと想定して出力電圧を計算する。 Av=-30.75
IIN＝0.503mA
vin=1V
RB
325kΩ
IB=0.5mA
RCL=615Ω
IOUT＝31mA
IC=50mA
hie
2kΩ
vout＝ー31V
RC
RL
1.6kΩ
1kΩ
100×IB
RBI=1.988kΩ
この時の入力電流IINと出力電流IOUTを求める。 Ai=-61.63
Ap= ｜Av× Ai｜= ｜-30.75× 61.63｜ = 1895
vout＝-ー31V
FET
（Field Effect Transistor）
電界効果トランジスタ
トランジスタの分類
NPN
バイポーラトランジスタ
PNP
トランジスタ
Nチャネル
接合型
（JFET）
ユニポーラトランジスタ
（電界効果トランジスタ）
（FET ： Field Effect Transistor ）
MOS型
（MOSFET）
Pチャネル
Nチャネル
Pチャネル
電界効果トランジスタ（接合型）
D
ドレイン
D
n
p
ゲート
G
ドレイン
Nチャネル
ゲート
p
G
- - - -
S
ソース
Nチャネル
n
＋＋＋＋
S
ソース
Pチャネル
Pチャネル
電界効果トランジスタ（接合型）
ID
D
ドレイン
n
VGS（ゲートに加えた逆方向電圧）を大
きくすると空乏層が広がる。これにより
電流の通り道が狭まり、ドレイン電流ID
が減る。
ID ID
ゲート
G
p
VGS=0V
VGS=-0.5V
VGS=-1V
VGS=-1.5V
- - - -
VGS
VDS
S
ソース
Nチャネル
VGS
VGS=-2V
VGS=-2.5V
0
0
VDS
電界効果トランジスタ（接合型）
ID
D
ドレイン
p
ID
ゲート
G
VGS（ゲートに加えた逆方向電圧）を大
きくすると空乏層が広がる。これにより
電流の通り道が狭まり、ドレイン電流ID
が減る。
n
ID
VGS=0V
VGS=0.5V
VGS=1V
VGS=1.5V
＋＋＋＋
VGS
VDS
S
ソース
Pチャネル
VGS=2V
VGS=2.5V
0
VGS
VDS
0
電界効果トランジスタ（MOS型）
D
D ドレイン
ドレイン
G
p
p
バックゲート
BG
ゲート
G
n
S ソース
Nチャネル
Mmetal
SiO2
ゲート
Mmetal
SiO2
n
n
バックゲート
BG
Nチャネル
p
S
ソース
Pチャネル
Pチャネル
電界効果トランジスタ（MOS型）
ID
VGSに正の電圧を印可すると、ｐ形
半導体がｎ形に変わり電流が流れ
だす。
D ドレイン
n
Metal
SiO2
ゲート
G
p
バックゲート
BG
ID
ID
VGS=4V
VGS=3.5V
n
VGS=3V
VGS=2.5V
VGS
VGS=2V
VGS=1.5V
VDS
S ソース
Nチャネル
0
VGS
0
VDS
電界効果トランジスタ（MOS型）
ID
VGSに負の電圧を印可すると、ｎ形
半導体がｐ形に変わり電流が流れ
だす。
D ドレイン
ゲート
G
Metal
SiO2
p
n
ID V
バックゲート
BG
ID
GS=-4V
VGS=-3.5V
p
VGS=-3V
VGS=-2.5V
VGS
VGS=-2V
VGS=-1.5V
VDS
S ソース
Pチャネル
VGS
0
VDS
0
MOS論理ゲート
NOTゲート
VDD
VDD
RD
Vin
Vout
Vin
VDD
Vout
Vout
Vin
RD
NMOS
PMOS
CMOS
NANDゲート
VDD
VDD
VDD
RD
A
B
A
B
Y
Y
A
Y
A
RD
B
B
NMOS
PMOS
CMOS
NORゲート
VDD
VDD
VDD
A
RD
A
B
Y
B
A
Y
B
Y
A
B
RD
NMOS
PMOS
CMOS
複合ゲート（ A・B+C ）
VDD
VDD
VDD
RD
B
A
Y
B
A
C
A
C
Y
C
Y
B
A
RD
C
B
NMOS
PMOS
CMOS

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