パルス回路-スイッチとしてのトランジスタ
A transistor のいずれかでそれを駆動することにより、電子スイッチとして使用されます saturation またはで cut off。これら2つの間の領域は線形領域です。トランジスタは、この領域で線形増幅器として機能します。飽和とカットoff 州はこの点で重要な考慮事項です。
トランジスタのオンとオフの状態
トランジスタの動作には2つの主要な領域があります。 ON そして OFF状態。それらは飽和してカットされていますoff状態。これら2つの状態でのトランジスタの動作を見てみましょう。
カットオフ状態での操作
次の図は、カットオフ領域のトランジスタを示しています。
トランジスタのベースが負になると、トランジスタはカットオフ状態になります。コレクタ電流はありません。したがって、I C = 0です。
電圧V CCコレクタに適用されるが、コレクタ抵抗Rの両端に現れるC。したがって、
V CE = V CC
飽和領域での操作
次の図は、飽和領域のトランジスタを示しています。
ベース電圧が正であり、トランジスタが飽和状態になったときに、I CはRを流れるC。
次いで、V CCは、 R降下C。出力はゼロになります。
$$ I_C = I_ {C（sat）} \：= \：\ frac {V_ {CC}} {R_C} \：および\：V_ {CE} = 0 $$
実はこれが理想的な状態です。実際には、いくらかの漏れ電流が流れます。したがって、トランジスタは、ベースに正と負の電圧を印加することにより、飽和領域とカットオフ領域に駆動されるときにスイッチとして機能することが理解できます。
次の図は、より適切な説明を示しています。
I接続しているDC負荷ライン守っCとV CCを。トランジスタが飽和状態に駆動されると、I Cは完全に流れ、V CE = 0になります。これは点で示されます。A。
トランジスタがカットオフに駆動される場合、I Cはゼロになり、V CE = V CCはポイントBで示されます。飽和ポイントAとカットオフBを結ぶ線は、次のように呼ばれます。Load line。ここで印加される電圧はDCであるため、次のように呼ばれます。DC Load line。
実用的な考慮事項
上記の条件はすべて説得力がありますが、そのような結果が発生するための実際的な制限がいくつかあります。
カットオフ状態中
理想的なトランジスタは、V CE = VCCおよびIC = 0です。
しかし実際には、コレクターには小さな漏れ電流が流れます。
したがって、I Cは、数μAとなります。
これは Collector Leakage Current もちろん、これはごくわずかです。
飽和状態の間
理想的なトランジスタは、V CE = 0およびIC = I C（sat）です。
しかし実際には、VCEは次のような値に減少しますknee voltage。
V CEがニー電圧よりも減少すると、βは急激に減少します。
IとしてC =βI Bこれはコレクタ電流を減少させます。
最大電流IしたがってことC V維持CEをニー電圧では、として知られていますSaturation Collector Current。
飽和コレクタ電流= $ I_ {C（sat）} \：= \：\ frac {V_ {CC} -V_ {knee}} {R_C} $
スイッチング目的でのみ動作するように製造されたトランジスタは、 Switching Transistor。これは、飽和領域またはカットオフ領域のいずれかで機能します。飽和状態にある間、collector saturation current 負荷を流れ、遮断状態にある間、 collector leakage current 負荷を流れます。
トランジスタのスイッチング動作
トランジスタには3つの動作領域があります。運用の効率を理解するには、実際の損失を考慮する必要があります。それでは、トランジスタがスイッチとしてどれほど効率的に機能するかについて考えてみましょう。
カットオフ（OFF）状態時
ベース電流IB = 0
コレクタ電流I C = I CEO（コレクタlekeage電流）
電力損失=出力電圧×出力電流
$$ = V_ {CC} \ times I_ {CEO} $$
I CEOは非常に小さく、V CCも低いため、損失の価値は非常に低くなります。したがって、トランジスタはオフ状態で効率的なスイッチとして機能します。
飽和（ON）状態中
前に説明したように、
$$ I_ {C（sat）} = \ frac {V_ {CC} -V_ {knee}} {R_C} $$
出力電圧は Vknee。
電力損失=出力電圧×出力電流
$$ = \：V_ {knee} \ times I_ {c（sat）} $$
Vニーは小さい値になるので、損失は少ないです。したがって、トランジスタはオン状態で効率的なスイッチとして機能します。
アクティブリージョン中
トランジスタはオン状態とオフ状態の間にあります。トランジスタは、出力電流（ΔIにおける入力電流原因大きな変化の小さな変化線形増幅器として動作C）。
スイッチング時間
スイッチングトランジスタは入力としてパルスを持ち、変動の少ないパルスが出力になります。スイッチング出力パルスのタイミングに関して知っておくべきいくつかの用語があります。それらを見ていきましょう。
入力パルス幅= T
入力パルスが印加されると、浮遊容量のために、コレクタ電流が定常状態の値に達するまでに時間がかかります。次の図は、この概念を説明しています。
上の図から、
Time delay(td) −コレクタ電流が初期値から最終値の10％に達するまでにかかる時間は、 Time Delay。
Rise time(tr) −コレクタ電流が初期値の10％から最終値の90％に達するまでにかかる時間は、 Rise Time。
Turn-on time (TON)−時間遅延（t d）と立ち上がり時間（t r）の合計は次のように呼ばれます。Turn-on time。
T ON = t d + t r
Storage time (ts) −入力パルスの立ち下がりエッジから出力の最大値の90％までの時間間隔は、 Storage time。
Fall time (tf) −コレクタ電流が最大値の90％から初期値の10％に達するまでにかかる時間は、 Fall Time。
Turn-off time (TOFF)−保存時間（t s）と立ち下がり時間（t f）の合計は、次のように定義されます。Turn-off time。
T OFF = t s + t f
Pulse Width(W) − 2つの50％レベルの立ち上がり波形と立ち下がり波形の間で測定された出力パルスの持続時間は次のように定義されます。 Pulse Width。