基本的な電子機器-トランジスタ構成
トランジスタには、エミッタ、ベース、コレクタの3つの端子があります。これらの3つの端子を使用して、トランジスタを3つの異なる可能な構成で入力と出力の両方に共通の1つの端子を持つ回路に接続できます。
3種類の構成は次のとおりです。 Common Base, Common Emitter そして Common Collector構成。すべての構成で、エミッタ接合は順方向にバイアスされ、コレクタ接合は逆方向にバイアスされます。
共通ベース（CB）構成
名前自体は、ベース端子がトランジスタの入力と出力の両方の共通端子と見なされることを意味します。NPNトランジスタとPNPトランジスタの両方の共通ベース接続は次の図に示すとおりです。
理解のために、CB構成のNPNトランジスタについて考えてみましょう。エミッタ電圧が印加されると、順方向にバイアスされるため、負端子からの電子がエミッタの電子をはじき、電流がエミッタとベースを通ってコレクタに流れ、コレクタ電流に寄与します。コレクター電圧VCB これを通して一定に保たれます。
CB構成では、入力電流はエミッタ電流です。 IE 出力電流はコレクタ電流です IC。
Current Amplification Factor (α)
コレクター電圧時のコレクター電流の変化（$ \ Delta I_ {C} $）とエミッター電流の変化（$ \ Delta I_ {E} $）の比率 VCB 一定に保たれ、と呼ばれます Current amplification factor。αで表されます。
$$ \ alpha \：= \：\ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} \：\：at \：constant \：V_ {CB} $$
コレクタ電流の式
上記の考えで、コレクタ電流の表現を描いてみましょう。エミッタ電流が流れるとともに、正孔の再結合によりベース端子を流れるベース電流IBがいくらかあります。コレクタ-ベース接合は逆バイアスされているため、少数の電荷キャリアのために流れる別の電流があります。これは、次のように理解できるリーク電流です。Ileakage。これは少数の電荷キャリアによるものであり、したがって非常に小さい。
コレクタ端子に到達するエミッタ電流は
$$ \ mathbf {\ mathit {\ alpha I_ {E}}} $$
総コレクタ電流
$$ I_ {C} \：= \：\ alpha I_ {E} \：+ \：I_ {leakage} $$
エミッタベース電圧VEB = 0の場合でも、小さなリーク電流が流れます。これはI CBO（出力が開いた状態のコレクタベース電流）と呼ばれます。
したがって、コレクタ電流は次のように表すことができます。
$$ I_ {C} \：= \：\ alpha I_ {E} \：+ \：I_ {CBO} $$
$$ I_ {E} \：= \：I_ {C} \：+ \：I_ {B} $$
$$ I_ {C} \：= \：\ alpha（I_ {C} \：+ \：I_ {B}）\：+ \：I_ {CBO} $$
$$ I_ {C}（1 \：-\：\ alpha）\：= \：\ alpha I_ {B} \：+ \：I_ {CBO} $$
$$ I_ {C} \：= \：（\ frac {\ alpha} {1 \：-\：\ alpha}）\：I_ {B} \：+ \：（\ frac {I_ {CBO}} { 1 \：-\：\ alpha}）$$
$$ I_ {C} \：= \：（\ frac {\ alpha} {1 \：-\：\ alpha}）\：I_ {B} \：+ \：（\ frac {1} {1 \： -\：\ alpha}）I_ {CBO} $$
したがって、上記で導出されたのはコレクタ電流の式です。コレクタ電流の値は、使用中のトランジスタの電流増幅率とともに、ベース電流とリーク電流に依存します。
CB構成の特徴
この構成では、電圧ゲインは提供されますが、電流ゲインは提供されません。
であること VCB一定、エミッターベース電圧V EB、エミッター電流のわずかな増加IE 増加します。
エミッタ電流 IE コレクタ電圧に依存しません VCB。
コレクター電圧 VCB コレクタ電流に影響を与える可能性があります ICV EBが一定に保たれている場合、低電圧でのみ。
入力抵抗riは、一定のコレクタベース電圧でのエミッタベース電圧の変化（$ \ Delta {V_ {EB}} $）とエミッタ電流の変化（$ \ Delta {I_ {E}} $）の比率です。 VCB。
$$ \ eta \：= \：\ frac {\ Delta {V_ {EB}}} {\ Delta {I_ {E}}} \：\：at \：constant \：V_ {CB} $$
入力抵抗の値が非常に小さいため、エミッタ電流の大電流を生成するには、VEBの値を小さくするだけで十分です。IE。
出力抵抗roは、一定のエミッタ電流でのコレクタ電流（$ \ Delta {I_ {C}} $）の変化に対するコレクタベース電圧（$ \ Delta {V_ {CB}} $）の変化の比率です。IE。
$$ r_ {o} \：= \：\ frac {\ Delta {V_ {CB}}} {\ Delta {I_ {C}}} \：at \：定数\：l_ {E} $$
出力抵抗の値が非常に高いため、 VCB コレクタ電流の変化はほとんどありません IC。
この構成は、温度の上昇に対して優れた安定性を提供します。
CB構成は、高周波アプリケーションに使用されます。
エミッタ接地（CE）構成
名前自体は、 Emitter端子は、トランジスタの入力と出力の両方の共通端子と見なされます。NPNトランジスタとPNPトランジスタの両方のエミッタ接地接続は次の図に示すとおりです。
CB構成の場合と同様に、エミッタ接合は順方向にバイアスされ、コレクタ接合は逆方向にバイアスされます。電子の流れも同じように制御されます。入力電流はベース電流ですIB 出力電流はコレクタ電流です IC ここに。
Base Current Amplification factor (β)
ベース電流の変化（$ \ Delta {I_ {B}} $）に対するコレクタ電流の変化（$ \ Delta {I_ {C}} $）の比率は次のように知られています。 Base Current Amplification Factor。それはβで表されます
$$ \ beta \：= \：\ frac {\ Delta {I_ {C}}} {\ Delta {I_ {B}}} $$
βとαの関係
ベース電流増幅率とエミッタ電流増幅率の関係を導き出してみましょう。
$$ \ beta \：= \：\ frac {\ Delta {I_ {C}}} {\ Delta {I_ {B}}} $$
$$ \ alpha \：= \：\ frac {\ Delta {I_ {C}}} {\ Delta {I_ {E}}} $$
$$ I_ {E} \：= \：I_ {B} \：+ \：I_ {C} $$
$$ \ Delta I_ {E} \：= \：\ Delta I_ {B} \：+ \：\ Delta I_ {C} $$
$$ \ Delta I_ {B} \：= \：\ Delta I_ {E} \：-\：\ Delta I_ {C} $$
私たちは書くことができます
$$ \ beta \：= \：\ frac {\ Delta {I_ {C}}} {\ Delta I_ {E} \：-\：\ Delta I_ {C}} $$
$$で割る
$$ \ beta \：= \：\ frac {\ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}} \：-\：\ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} $$
$$ \ alpha \：= \：\ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} $$
我々は持っています
$$ \ alpha \：= \：\ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} $$
したがって、
$$ \ beta \：= \：\ frac {\ alpha} {1- \ alpha} $$
上記の式から、αが1に近づくと、βは無限大に達することが明らかです。
したがって、 the current gain in Common Emitter connection is very high。これが、この回路接続が主にすべてのトランジスタアプリケーションで使用される理由です。
コレクタ電流の式
エミッタ接地構成では、 IB は入力電流であり、 IC は出力電流です。
私たちは知っています
$$ I_ {E} \：= \：I_ {B} \：+ \：I_ {C} $$
そして
$$ I_ {C} \：= \：\ alpha I_ {E} \：+ \：I_ {CBO} $$
$$ = \：\ alpha（I_ {B} \：+ \：I_ {C}）\：+ \：I_ {CBO} $$
$$ I_ {C}（1 \：-\：\ alpha）\：= \：\ alpha I_ {B} \：+ \：I_ {CBO} $$
$$ I_ {C} \：= \：\ frac {\ alpha} {1- \ alpha} I_ {B} \：+ \：\ frac {1} {1- \ alpha} \：I_ {CBO} $ $
ベース回路が開いている場合、つまり IB = 0、
ベースを開いた状態でのコレクタエミッタ電流はICEOです
$$ I_ {CEO} \：= \：\ frac {1} {1- \ alpha} \：I_ {CBO} $$
この値を前の式に代入すると、次のようになります。
$$ I_ {C} \：= \：\ frac {\ alpha} {1- \ alpha} I_ {B} \：+ \：I_ {CEO} $$
$$ I_ {C} \：= \：\ beta I_ {B} \：+ \：I_ {CEO} $$
したがって、コレクタ電流の式が得られます。
膝電圧
CE構成では、ベース電流を維持することにより IB 定数の場合 VCE さまざまです、 IC ほぼ1vに増加します VCEその後は一定に保たれます。この値のVCE どのコレクター電流まで IC で変化 VCE と呼ばれます Knee Voltage。トランジスタはCE構成で動作している間、このニー電圧を超えて動作します。
CE構成の特徴
この構成は、良好な電流ゲインと電圧ゲインを提供します。
維持する VCE 一定、わずかな増加 VBE ベース電流 IB CB構成よりも急速に増加します。
の任意の値 VCE 膝上電圧、 IC βにほぼ等しいIB。
入力抵抗 ri は、一定のコレクタエミッタ電圧でのベースエミッタ電圧の変化（$ \ Delta {V_ {BE}} $）とベース電流の変化（$ \ Delta {I_ {B}} $）の比率です。 VCE。
$$ r_ {i} \：= \：\ frac {\ Delta {V_ {BE}}} {\ Delta {I_ {B}}} \：at \：constant \：V_ {CE} $$
入力抵抗の値が非常に小さいため、 VBE ベース電流の大電流を生成するのに十分です IB。
出力抵抗 ro は、コレクターエミッター電圧（$ \ Delta {V_ {CE}} $）の変化とコレクター電流（$ \ Delta {I_ {C}} $）の一定の変化の比率です。 IB。
$$ r_ {o} \：= \：\ frac {\ Delta {V_ {CE}}} {\ Delta {I_ {C}}} \：at \：constant \：I_ {B} $$
CE回路の出力抵抗はCB回路の出力抵抗よりも小さいため。
この構成は通常、バイアス安定化方式および可聴周波数アプリケーションに使用されます。
共通コレクター（CC）構成
名前自体は、 Collector端子は、トランジスタの入力と出力の両方の共通端子と見なされます。NPNトランジスタとPNPトランジスタの両方の共通コレクタ接続は次の図に示すとおりです。
CBおよびCE構成の場合と同様に、エミッタ接合は順方向にバイアスされ、コレクタ接合は逆方向にバイアスされます。電子の流れも同じように制御されます。入力電流はベース電流ですIB 出力電流はエミッタ電流です IE ここに。
Current Amplification Factor (γ)
ベース電流の変化（$ \ Delta {I_ {B}} $）に対するエミッタ電流の変化（$ \ Delta {I_ {E}} $）の比率は次のように知られています。 Current Amplification factor共通コレクター（CC）構成。それはによって示されますγ。
$$ \ gamma \：= \：\ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {B}}} $$
CC構成の電流ゲインはCE構成の場合と同じです。
CC構成での電圧ゲインは常に1未満です。
γとαの関係
γとαの関係を描いてみましょう
$$ \ gamma \：= \：\ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {B}}} $$
$$ \ alpha \：= \：\ frac {\ Delta {I_ {C}}} {\ Delta {I_ {E}}} $$
$$ I_ {E} \：= \：I_ {B} \：+ \：I_ {C} $$
$$ \ Delta I_ {E} \：= \：\ Delta I_ {B} \：+ \：\ Delta I_ {C} $$
$$ \ Delta I_ {B} \：= \：\ Delta I_ {E} \：-\：\ Delta I_ {C} $$
I Bの値を代入すると、次のようになります。
$$ \ gamma \：= \：\ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {E}} \：-\：\ Delta I_ {C}} $$
$ \ Delta I_ {E} $で割る
$$ \ gamma \：= \：\ frac {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}}} {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}} \：-\：\ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} $$
$$ \ frac {1} {1 \：-\：\ alpha} $$
$$ \ gamma \：= \：\ frac {1} {1 \：-\：\ alpha} $$
コレクタ電流の式
私たちは知っています
$$ I_ {C} \：= \：\ alpha I_ {E} \：+ \：I_ {CBO} $$
$$ I_ {E} \：= \：I_ {B} \：+ \：I_ {C} \：= \：I_ {B} \：+ \：（\ alpha I_ {E} \：+ \： I_ {CBO}）$$
$$ I_ {E}（1 \：-\：\ alpha）\：= \：I_ {B} \：+ \：I_ {CBO} $$
$$ I_ {E} \：= \：\ frac {I_ {B}} {1 \：-\：\ alpha} \：+ \：\ frac {I_ {CBO} {1 \：-\：\アルファ} $$
$$ I_ {C} \：\ cong \：I_ {E} \：= \：（\ beta \：+ \：1）I_ {B} \：+ \：（\ beta \：+ \：1） I_ {CBO} $$
上記はコレクタ電流の式です。
CC構成の特徴
この構成では、電流ゲインは提供されますが、電圧ゲインは提供されません。
CC構成では、入力抵抗は高く、出力抵抗は低くなります。
この回路によって提供される電圧ゲインは1未満です。
コレクタ電流とベース電流の合計はエミッタ電流に等しくなります。
入力信号と出力信号は同相です。
この構成は、非反転アンプ出力として機能します。
この回路は主にインピーダンス整合に使用されます。つまり、高インピーダンスソースから低インピーダンス負荷を駆動することを意味します。