[にょろにょろ工房]電子工作: 電子部品の基礎知識 Archives

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■LEDと電球の違い

LEDは電気で励起された物質が光を放つ現象を利用

いくら電圧をかけても消費される電圧はあまり変わりません
（かけすぎると爆発します）

電球は電圧で明るさが変わりますが、LEDは電流で明るさが変わります

熱くなりません

寿命が飛躍的に長い

ダイオードなので電気が流れる向きが決まっています

同じ明るさなら消費電力はかなり少なくなります

大きさが小さい

色が純粋

■LEDの使い方
LEDは直接電池や電源につなげると電流が流れすぎてすぐに壊れます。注意してください。

電気が流れる向き

向きが決まっています。
通常のダイオードとは違い、光を遮らないように電極が細いので、逆向きに電圧かけるとすぐ壊れます。
向きは足の長さや太さで見分けられます。長いほう、太い方がA（アノード）、短いほう、細い方がＫ（カソード）といいます。Aがプラス側、Kがマイナス側になります。
透明なものなら電極の形でもわかります。ただ、製品によって電極は違うので加工前に確認してください。

電圧降下について

トランジスタやダイオードは、電極の両側で一般的にはだいたい0.7V位電圧が降下します。
この分、電力を消費しているわけです。
LEDもダイオードですが、もう少し大きくなります。赤や黄色など波長の長い単色系のもので、1.75v位から2.3v位。青や青緑、青に蛍光を加えた白など、3v以上もあります。
カタログや店頭、ページで確認してください。
（実際にテスターではかってみると流れる電流で、若干変動していました。）

明るさは、LEDを流れる電流で決まります。
電流が多く流れると明るく、少ないと暗くなります。
ちょうどいい電流は、ものによっていろいろありますが、5mAから35mA程度までが対応範囲のようです。
各メーカーのページや部品屋の店頭に規格が出ているので、買うときにはメモしておきましょう。
実際には100mA程度は大丈夫みたいですが、寿命が短くなるようなので、なるべく規格以下の電流で使いましょう。

電流の制限の仕方

電圧がある程度一定でき、お安くあげる場合には抵抗を使い電流を制御します。
また、電圧が曖昧なときには定電流ダイオードCRDを使ったり、定電圧回路を使ったりします。

■例題を元に抵抗の値をを計算してみましょう。

条件
電源は9Vを考えてみます。
LEDは赤色、1.75v電圧降下する、30mA(0.030A)定格のものの使用（手元にあったので）。

計算
基本的にはオームの法則を使います。

抵抗は、LEDと電源の間に直列でつなぎます。
すでに書いたようにLEDの両端で電圧が下がります。残りを抵抗で消費させます。

ですから LEDが一つの場合は、残りの電圧は
9V - 1.75V = 7.25V
直列につなぐ抵抗の値は、オームの法則（電圧＝電流＊抵抗）により計算すると、
7.25V = 0.030A * 抵抗値　ですから
抵抗値 = 7.25V / 0.030A =241.6666....Ωになります。
実際にはこんな抵抗値のものは売っていないので、240Ωを使いましょう。

抵抗には、消費する電力の定格があるので、一応確認すると
電力 = 電流 * 電圧 = 0.030A * 7.25V = 0.2175W
となります。

安い抵抗（炭素皮膜）には1/4Wと1/2Wのものが多くありますが、
ここでは、 1/4W以下のものでぎりぎりセーフ。できれば1/2Wのものを使った方がいいでしょう。
（ちなみに、この電力、すべて発熱に回ります。抵抗が熱くなります。）

LEDと抵抗をあわせた回路全体での消費電力は
9V * 0.030A = 0.27W
です。

応用

LEDをたくさん使う場合には、電源からの電圧の範囲内で直列にすると、消費電力と発熱をおさえられます。
LED一つ足す毎に、電源電圧からLEDの降下電圧を引いていきます。

先ほどと同じ電源とLEDで、できるだけ多く直列に並べると
9V - (1.75V * 5個） = 0.25V
で５個並べられます。

先ほどと同じように抵抗値を計算します。
0.25V = 0.030A * 抵抗値ですから、抵抗値 = 0.25V / 0.030A =8.3333...Ωとなります。
抵抗で消費される電力はぐっと減って、
0.25V * 0.03A = 0.0075W

LEDと抵抗をあわせた回路全体での消費電力は先ほどと同じで、
9V * 0.030A = 0.27W
です。
熱になるエネルギーが光に変わっているので明るさ５倍で電力消費は一緒です。
かなりお得です。

実際には、 電源の電圧が安定しないことが多いのでマージンが必要です。
応用例では、8.75V以下に下がるとLEDが消えちゃいます。
（実際には定格の電圧降下値以下でも、なんとか光るものがあります。電球よりはシビアです。）

実電源の電圧は変動することが多いので、電圧の最小と最大を考えて計算します。
何とか点灯するところから、爆発しない範囲の間に納めます。
抵抗値やLEDを直列につなぐ数で調節したり、 電圧を安定させる回路を追加します。

CRDを使うと、かかる電圧にあわせて抵抗が変わり、電流を一定にできますが、
値段が高いことと、メーカーが少ないので15mAまでのものしかないようです。

試作では？
試作では懐中電灯は抵抗のみですが、ウィンカーは安定化電源回路も併せて組んでいます。
バッテリーレスのＳＲだと、測定値で6Vから18Vくらいまで電圧が変動していました。
抵抗だけでは、明滅しないようにできなかったのです。
ストップランプは電源用意しなかったので、エンジンの回転にあわせ明滅しています。

電球とは違い、オン／オフを繰り返しても全然平気みたいです。

より明るくしたい場合には、
直列につなげたLEDと抵抗の回路を、並列に並べます。

また、必ず、LEDと抵抗はセットにしてください。
そうしないとLEDの品質のばらつきで、電気が流れやすいところに電流が集中したりして、不具合が発生します。

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用語
※電圧は電気を送り出す圧力：単位はV（ボルト）
※電流は流れる電気の量：単位はA（アンペア）
※電力は電気の量。電圧 x 電流：単位はW（ワット）
※電子はマイナスからプラスに流れるが、電流はプラスからマイナスに流れると表現される。）
※しきい値：ON/OFFの境目 FET(Field Effect Transistor)

■FETとは？
トランジスタの一種。電界効果トランジスタ。 ここの説明では、バイポーラトランジスタとの対比させながら説明するために、 バイポーラトランジスタをトランジスタとし、電界効果トランジスタはFETとして扱う。 FETはトランジスタよりも、構造や特性にバリエーションが多く、わかりにくい。

■FETとトランジスタの動作
FETもトランジスタも、電流を制御する点では同じ。 動作上の大きな違いは、トランジスタは小さな電流で大きな電流を制御する、電流−電流動作であるのに FETは電圧で電流を制御する、電圧−電流動作になっている。これは真空管と同じである。

■FETの端子と役割
端子はゲート、ソース、ドレインの3つ。 G ゲートは、制御するための端子。 S ソースは、電流が供給される端子。 D ドレインは電流を供給する端子。負荷が付く側。 信号はゲートに。電力はソースに。負荷はドレインに。 つまり電流の制御はゲートの電圧とソース電圧の差で行われ、 それに合わせてソースとドレインの間で電流が流れたり流れなかったりする。

■各端子のトランジスタとの比較
ちなみに、トランジスタはベースとエミッタの間に電流が流れるとエミッタ、コレクタ間にも電流が流れるが FETはゲート、ソース間に電圧差があると、ソース、ドレイン間に電流が流れるようになる。 トランジスタもFETも電流差や電圧差があれば必ず電流が流れるわけではなく、 流れ始める場合の電圧差や電流の方向と、差や量が品番毎に決まっている。 FETとトランジスタとの対比では（共通エミッタの使い方の場合） G ゲート：B ベース S ソース：E エミッタ D ドレイン：C コレクタ

■FETの種類（PchとNch）
ゲートとソースのどちらが高いときに電流が流れるかで、 Pch（Pチャンネル）とNch（Nチャンネル）の２種類がある。
Pchはゲートがソースよりも低い電圧の時に電流が流れる。
Nchはゲートがソースよりも高い電圧の時に電流が流れる。
※品番で2SJで始まるモノはPch、2SKで始まるモノはNch。
外国の製品や特殊な用途向けに開発されたモノなど、最初２文字が2Sで始まらないモノもある。
FETとトランジスタとの対比では（共通エミッタの使い方の場合） PchがPNP型、NchがNPN型と類似。

■NchとPchの使い方
Nchの使い方は、ソースよりもゲートを高い電圧にしないといけないため、 ソースをアース（回路内の0V基準、マイナス）につなぎドレインより吸い込む電流を制御するときに使うのが一般的。 Pchの使い方は、ソースよりもゲートを低い電圧にしないといけないため、 ソースをVsrc（回路内の電力供給側、プラス）につなぎドレインより吐き出す電流を制御するときに使うのが一般的。

■FETとトランジスタの電力消費の違い（制限抵抗と電圧降下）
FETを通る電流は抵抗を受ける。（制限抵抗） この抵抗のために電圧がさがり、その分電力を消費してしまい、発熱してしまう。 トランジスタ（FETと分ける時はバイポーラトランジスタとよぶ）との違いはこの部分にもある。 トランジスタは、大体一定した電圧降下（0.7V）があり、その分電力を消費してしまい、発熱してしまう。 トランジスタは制限抵抗は、電流で変わるが、FETは一定になる。 トランジスタは、消費される電圧が一定なため、流す電流が増えれば増えるほど効率が落ち、発熱しやすくなる。 FETの制限抵抗は、ゲート、ソース間の電圧差が大きいとソース、ドレイン間の抵抗値が小さくなり、電圧差が少ないと大きくなる。 つまり、ゲート、ソース間の電圧差が大きいほど発熱しにくく（その分ソース、ドレイン間に大きな電流が流せる）効率が良く、 電圧差が少ないと発熱しやすく、効率が悪くなる。 しきい値より電圧差が小さいと、ソース、ドレイン間には電流が流れなくなる。 ※ゲート、ソース間にかけられる電圧差は上限が品番毎に決まっているので、限度がある。 低電圧(1V/3V/5V)で使うことができるFETは制限抵抗を小さくしている。 また、冷えているときほど制限抵抗が小さくなる傾向がある。

■FETを効率よく動作させるための工夫
大電流を扱う場合や発熱を避けるときは、ゲートにかける電圧をNchの場合は、ソースより高く、Pchの場合はアースよりも低くする事もある。 （バイアスをかける） 制御信号でトランジスタを制御し、電圧源から電流をFETに流すように回路を組む場合が多い。 FETのゲートのバイアスをかけるためにはほとんど電流がいらないため トランジスタはほとんど発熱せず、 FETはゲートソース間の電圧差が高くなると発熱が少なくなるという良いとこどりの回路になる。 （トランジスタは消費する電圧が決まっているので電流が少なければ発熱しない） 実際の回路ではゲートの耐圧に限度があることに注意する。 動作の切替が早くない場合はFET駆動の電流は少なくていいので、簡単な昇圧回路を用意するだけですむ。 この方法はモーターなどの制御をロジック回路やマイコンで行う場合などに多くみられる。

■FETのゲートとトランジスタのベースの違い
FETはゲート、ソース間に電圧があればいいので、ゲートに蓄えられる電流分だけしか、制御用の電流は必要がない。 トランジスタはベース、エミッタ間に流れ続けるのと、大きな違いである。 ただ、ゲートにかける電圧を高速に切り替えると（周波数が高いと）ゲートに電圧を貯めたり抜いたりするために電流が流れるので、高速で切り替える際には、ゲートの容量に注意が必要となる。 ゲートの容量は品番で変わる。 また、トランジスタのベースを解放するとエミッタ、ベース電流が流れなくなるのでエミッタ、コレクタ間の電流も流れないが（OFF） FETはゲートに電荷を蓄えてしまうので、ゲートを開放してもON/OFFの状態は変わらない。（漏れ電流によりゆっくりOFFになるが） OFFにするときもONにするときもきちんと電圧をかけないとしっかりとした制御ができない。 ※容量：蓄えられる電気の量。蓄えられた電気の量。単位はコンデンサと同じくF（ファラッド）。 通常はpF（ピコファラッド）、uF（マイクロファラッド）を使用する。

■FETの材質の種類（MOS FET）
FETは構造的な違いから、接合型とMOS FETとがある。
※ICなどのC-MOSは、MOS-FETのNchとPchをセットで使った構造のこと。 電流の制御でよく使われるMOS型は、ゲートとソース、ドレインが絶縁されているためゲートにかかる電流は少ない。 （ハイインピーダンス、つまり抵抗が非常に高く・電流が流れにくい） そのため、MOS FETはゲートの絶縁部分が静電気などで破壊されやすいので、C-MOS ICと同じく取扱に注意が必要。 多くの電流を扱うために一つのパッケージ内部で、大量のMOS FETを並列につないだモノをPOWER MOS FETと呼ぶ。 アンペアクラスの電流を制御するFETはほとんどPOWER MOS FET。 また、FETは素子といいながら、構造はほとんどIC。そのため、トランジスタよりも高価になりやすい。 大容量トランジスタと小信号用の構造が変わらないが、FETは扱える電流範囲で構造から違っている。

■エンハンス型とデプレッション型
FETは流れなかったり流れたりする境界は品番で変わるので注意が必要。 ソースとゲートの電圧が同じ時にはソース、ドレイン間には電流が流れなくなるのがエンハンス型。 ソースとゲートの電圧が同じ時にソース、ドレイン間に電流が流れているのがデプレッション型。 ON-OFFの境界が0Vより高いか低いかの違いだと考えればいい。 MOS FET、特にPOWER MOS FETはほとんどエンハンス型。

■FETの使用場所
発熱が少ないことから、小型製品の電力制御用途に。 トランジスタよりも単品での価格が高いことが正当化できる用途に使われている。 ラジコンの性能向上と小型化や電源アダプタなどいろいろなところで役に立っている。

■ちなみにCPUでは...
またMOSタイプは微細加工で作れ、発熱が少ないことからCPUやロジックICの内部で大量に使われている。 昔の高性能コンピュータは水冷だったのに、最近は空冷ですむのはFETのおかげ。 ただし、ON/OFFの状態が切替る時にゲートの電位の切替で電力を消費するため、 大量のFETを内蔵しているCPUを高クロックにすると猛烈に熱くなってしまう。 ほって置くと、自らの熱で壊れてしまう。

高速化　→　高クロック　→　発熱する　→　IC内部のFETの一つあたりの消費電力を押さえる　→　IC内部のFETを小型化しゲートの制御に必要な電荷を少なくするように

高速化と高集積化はこんな関係。

高速化　→　高熱化　→　FETの消費電力を下げる　→　動作電圧を下げる　→　IC内部のFETをFETを小型化しギャップを狭くして少ない電圧で動作するように

熱対策の低電圧動作はこんな感じ。

バイポーラ型だったら、電圧降下が決まった値になるので、最新の1Vとか2Vとかで動くCPUを作るのは不可能だった。 電圧下げると、制限抵抗が増えて発熱要素が強まりそうですが、この場合は、流れる電流も小さく押さえています。（小型化） ということで、高速化に伴う熱対策と、小型化・高集積化は両立できるわけです。 ハイエンドなレベルでは原子数個分の配線なんてレベルになろうとしているので、高集積化は限度がありますが。

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あるFETに供給している５VとGNDをSHORTして、電圧が１２V加わり、過電流が流れたことで発煙が、発生しました。どこから、この発煙が出たのか、顧客から求められています。FETの内部は、シリコン、リードなどが使われていますが、発煙に至るのでしょうか？周囲の基板PAD上のリード半田付け部は、著しい変化は、発生しておりません。内部の物質は、無機物であれば、燃えないと言う方もいますが、判る範囲で教えてください。

Posted by 水田宏美 at 2004年10月25日 17:47

あるFETに供給している５VとGNDをSHORTして、電圧が１２V加わり、過電流が流れたことで発煙が、発生しました。どこから、この発煙が出たのか、顧客から求められています。FETの内部は、シリコン、リードなどが使われていますが、発煙に至るのでしょうか？周囲の基板PAD上のリード半田付け部は、著しい変化は、発生しておりません。内部の物質は、無機物であれば、燃えないと言う方もいますが、判る範囲で教えてください。

Posted by 水田宏美 at 2004年10月25日 17:48

水田様、はじめまして。
お仕事、ご苦労様です。

素子の製造現場につとめた経験はないので、一般的な知識からの類推になりますが、お許しを。

どの足（ドレイン、ゲート、ソース）に電圧がかかったかわからないのですが、電流制限抵抗などなしで、FETの中にかなりの電流が流れたと考えると、抵抗成分になる素子本体がかなり発熱したと考えられます。
素子自体はシリコンなどですが、ケースはエポキシなどの場合とセラミックの場合があり、前者の時には加熱により発煙すると思われます。セラミックの場合も印字がレーザーによる刻印ではなくインクで印刷されている場合は、インクの油分や顔料成分が発煙すると思います。

当然、高熱になれば、基盤なども母剤のエポキシや保護材、残留フラックスなどが熱で発煙すると思います。

こんなんで、答えになっていますか？
では

Posted by よ at 2004年10月25日 18:53

あまり電子回路のことに詳しくないので恐縮ですが、バイポーラトランジスタを使ってコンピューターのCPUの作成しない理由は何ですか。

Posted by ジュン at 2004年11月19日 14:30

ざくっと言うと、消費電力が大きいから、集積できないからです。大昔はあったみたいですけどねー。

ロジック用のデジタルＩＣまでは、バイポーラというかＴＴＬなものあるけど、それ以上に集積度が上がると、燃え出しちゃうからねー。

真空管のＣＰＵが無いのと同じ理由ですね。

あと、製造するときの作りやすさもあるみたい。ＦＥＴなＣＭＯＳで作ったゲートの方が、バイポーラで作ったゲートよりも構造が単純になるからね。

おおざっぱにだけど、こんなんでいい？

Posted by yoh at 2004年11月20日 00:23

全くの素人質問で申し訳ありません。
ある、ＰＷＭモータコントローラ回路にバイポーラ型（２ＳＣ３３４６）を使用していますが、これを効率の良いＦＥＴに置き換えたいのですが、可能でしょうか？ちなみに電源電圧１２Ｖ、使用容量はＭＡＸ１．５Ａ程度です。

Posted by ター坊 at 2005年02月07日 23:41

FETの方がいいでしょうね。
発熱少ないし、電圧制御なので、制御側に負担が少ないし。

普通入力側、電圧で反応するのですがバイポーラよりも動作する電圧が高いので注意してくださいね。４Ｖ位からでいい物と５Ｖ以上必要な物など石によって変わるみたいです。

そのほか、微妙な違いがありますが、流す電流大きな時はFETのほうが扱いやすいのでは。

Posted by よ at 2005年02月08日 13:02

ものすごく素人の質問ですみません
３ボルトのボタン電池を使ってモーターにつないでも普通の電池２本をつなぐのと同じ働きをしてくれると思っていたんですが、全然まわってくれませんでした。
なぜでしょう？電流の違いですか？そうだとしたら、どうやれば電流を上げることができますか？

Posted by しら at 2005年03月08日 22:03

どもです。しらさん。

素人、あちきもです。あしからず。
電流のせいかなー。
モーターつけた状態でテスターで電圧を測ってみてください。供給する電流が足りないと、電圧が落ちてるはずです。

その場合ですが、電池の内部抵抗がじゃましてることになるんでしょうね。
内部抵抗は、電池の種類に固有のもので、モーターに直列に抵抗をつなげた状態を想像してください。
実際には、いっぺんに電池から取り出せる電流の大きさが制限されているせいなのですけどね。
なんたって、電池、化学変化で動いてるんで。

対策ですが、足りない電流を増やすことは出来ないので、並列に電池をつなげるしかないですね。

リチウムやニッケル水素だとかなりの電流が取り出せるんですけどね。ボタン電池、種類は何でしょうか？
酸素電池だとかなりちょっとずつですね。

あー、充電できないタイプでもリチウムだとうまくいくかも。高いけど...

Posted by よ at 2005年03月09日 01:55

ありがとうございます。参考にさせてもらいます

Posted by しら at 2005年03月09日 21:02

あと、トランジスタというのを使えば、電流を上げることができますか？

Posted by しら at 2005年03月09日 21:04

トランジスタ、増幅回路なんて言い方で使われることが多いですが、実際には、入力にあわせて、電源からの電流をオンオフしてるだけなので、電源自体の電流を増やすのは無理ですね。

電流を犠牲に電圧を上げたり、逆に電圧を犠牲に電流を上げることは凝った回路（スイッチング昇圧、降圧回路）を使えば出来ますが、電力自体は、変わらないというか、減ってしまうので、限られた電池の数、サイズでモーターを扱う場合の役には立たないですね。さらに、変換効率のよい回路だと、がちょっと大きくなるかと思います。電池を増やすほうが楽でしょうね。

一瞬だけ電流をあげることなら出来るので、モーターの動かし方次第では対策できることもあります。コンデンサやスーパーキャパシタなどに充電というか蓄電しておいて、必要なときに放出する方法です。大規模にはプリウスなんかのハイブリッド車でも使っている方法です。
短時間だけ元気がよければよくて、止まっている時間が長い場合には有効ですね。

Posted by よ at 2005年03月10日 16:39

そうなんですか・・・勘違いしてました。残念。もうちょっと勉強します

Posted by しら at 2005年03月10日 20:42

しらさん、何を作りたいのか知りませんけど、
がんばってくださいねー

（ひょっとして、モーター変える方が早いかも？）

Posted by よ at 2005年03月10日 22:53

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Posted by 清水 由美 at 2008年12月19日 15:16

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用語
※電圧は電気を送り出す圧力：単位はV（ボルト）
※電流は流れる電気の量：単位はA（アンペア）
※電力は電気の量。電圧 x 電流：単位はW（ワット）
※電子はマイナスからプラスに流れるが、電流はプラスからマイナスに流れると表現されます。）
※しきい値：ON/OFFの境目 FET(Field Effect Transistor)

■トランジスタとは
半導体を組み合わせて作った素子。 小さな電流で大きな電流を制御することができる。（増幅作用）
振り切れる使い方をするときは特別にスイッチングといいます。

■パッケージ（形状）
トランジスタはむき出しの半導体は、空気中の不純物で特性が変わりやすく、また、自らの熱で壊れてしまうので、 製造されている物は、定型化された樹脂のパッケージに入っています。
その大きさは、制御できる電流の大きさや、電圧の大きさによって決まることが多いです。
端子以外に放熱や固定のために金属部分が表に出ていることがありますが、いずれかの端子と内部で接続されていることが多いので、ショートしないように注意しなければいけません。
ちなみに、パッケージの形だけからトランジスタと判断するのは難しい。ダイオードやICなども同じ形をしていることがあります。

■トランジスタの端子
各端子の役割は、トランジスタの利用の方法によって変わってしまいます。 もっとも代表的な使い方の場合について取り上げてみましょう。 （後述する共通エミッタの場合）
B ベースは、制御するための端子です。ここに流れる電流の大きさを変えて制御します。
C コレクタは、エミッタから入った電流をベースで制御して取り出せる端子です。 負荷を駆動します。
E エミッタは、電流が供給される端子です。 ベースとの間では制御用の電流が、コレクタとの間では出力用の電流が供給されます。
品番やパッケージによって、端子のレイアウトは変わってしまうので、使用する前に確認が必要です。

■電流の向きとトランジスタの種類
エミッタからベースに電流を吸い出すことで、エミッタからコレクタに電流を吸い出す量を制御できるものをPNP型という。
E→B　E→C
ベースからエミッタに向かって電流を流し込むことで、コレクタからエミッタに向かって電流を流し込む量を制限できるものをNPN型という。
E←B　E←C
製品の記号はPNP型は2SAか2SBではじまり、NPN型は2SCか2SDで始まることが多い。

■トランジスタの材質、P型、N型
PNPとかNPNとは、トランジスタの材質、半導体の組み合わせ方を表している。 PNPは順番にP型、N型、P型の半導体が組み合わされている。 NPNは順番でN型、P型、N型の半導体が組み合わされている。

■トランジスタの使い方（共通エミッタ、PNP型の場合）
PNP型はエミッタからベースに電流が流れるとエミッタからコレクタに電流が流れます。 そのためベースはエミッタと同じか低い電圧、コレクタもエミッタと同じか低い値になります。
各端子の接続は、エミッタを電源供給側につなぎます。
ベースが電源と同じ電圧の場合は電流が流れないのでコレクタにも電流が流れず、 ベースがエミッタの電圧より低くなるとコレクタの電圧が電源に近くなりコレクタに電流が流れるようになります。
コレクタは負荷のプラス側です。
アースに負荷のマイナス側を接続すると、ベースがエミッタと同じ時は電流が流れず、 ベースの電圧を下げていくとそれにあわせてコレクタの電圧が上がり電流が流れるようになります。
実際にはエミッタとより若干低い電圧でも、エミッタと同じと見なされます。 品番によりどのくらい電圧差があってもいいのかは違ってきます。 コレクタから取り出される電流は、エミッタにつないだ電圧よりも低い電圧で流れます。 （約0.65Vの差がある）電圧降下といいます。

■トランジスタの使い方（共通エミッタ、NPN型の場合）
NPN型はエミッタにベースから電流が流れるとエミッタにコレクタから電流が吸い込まれます。 そのためベースはエミッタと同じか高い電圧をかけ、コレクタもエミッタと同じか高い値になります。
各端子の接続は、エミッタをアースにつなぎ、ベースがアースと同じ電圧の場合は電流が流れないのでコレクタにも電流が流れず、 ベースがエミッタの電圧（アース）より高くなるとコレクタの電圧が下がり電流が吸い込まれるようになります。
コレクタは負荷のマイナス側。電源に負荷のプラス側を接続すると、ベースがエミッタと同じ時は電流が吸い込まれず、 ベースの電圧を上げていくとそれにあわせてコレクタの電圧が下がり電流が吸い込まれる用になります。
実際にはエミッタとより若干高い電圧でも、エミッタと同じと見なされます。
品番によりどのくらい電圧差があってもいいのかは違ってきます。
コレクタに吸い込まれる電流は、エミッタにつないだ電圧よりも高い電圧で流れます。高くなるけど、こちらも （約0.65Vの差がある）電圧降下といいます。

■トランジスタの増幅率（共通エミッタ）
ベース、エミッタ間に流れる電流とコレクタエミッタ間に流れる電流の比を増幅率(hfe)といいます。
小型の物では100倍程度。大型の大電流対応の物で5~30倍程度になります。
この数字を大きくする場合は、複数のトランジスタを使い、増幅率を分担します。
また、特殊な接続（ダーリントン）を使うと、効率よく増幅率を上げることができます。
そのため、ベースの電圧が高いのに、電流がほとんど流れない場合はコレクタに流れる電流も小さくなってしまいます。
ベースに流れる電流を増幅率倍した電流がコレクタに流れます。

■制限抵抗
コレクタに流れる電流はベースで制限されますが、ベースに流れる電流を制限されることはありません。 ところが、電流を流しすぎるとトランジスタが発熱し燃えるか破裂します。 制御側で制限されていない電流を流す場合は、それを防ぐためにはベースには制限抵抗をつけます。 デジタルなICとつなぐときにも必要です。 品番によっては、パッケージの中に最初から制限抵抗が内蔵されている物もあります。

■トランジスタの発熱
主にトランジスタは、内部流れる電流が電圧降下する時に発熱します。 電圧降下は一定なので、電流によって変わります。 細かく見ると、漏れ電流や内部配線の発熱もありますが極微少なレベルです。 発熱すると破壊してしまうので注意してください。 最大定格として出ている電流の数字はもっとも効率よく放熱した場合なので、 実際には、その半分以下で壊れることもあります。 放熱はケースと各端子から行われます。 発熱が大きな物は、ケースの一部が金属になっていたり、ケース自体が金属でできていたりします。 自然対流で放熱する場合は各パッケージの形状に合わせたヒートシンクを利用します。 ファンによる強制空冷やピエゾ素子などによる強制冷却も有効です。 また、密閉されるケースの場合は、ケース自体に熱伝導の良いシリコンなどの絶縁シートと放熱グリスをはさんで取り付けます。 小電流を扱う場合は、端子から基板に逃げる熱で十分冷却されるので、特に気にする必要はありません。

■いろいろな接続
これまで取り上げたトランジスタの接続法はエミッタを電流供給源につなぐ共通エミッタが中心でしたが、それ以外にもいろいろな接続法があります。

■トランジスタの使い方
増幅、スイッチが中心ですが、応用回路として、増幅を発展させた発振回路、比較回路、電流制限、電圧制限などいろいろな応用回路があります。

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