バイポーラジャンクショントランジスタ(BJT)のベース接合に入る電流量を制御して飽和領域で導通させるベース抵抗を考えてみましょう。 この抵抗は、ベース接合に流れる飽和電流Ib(sat)の量を決定し、コレクタ接合とエミッタ接合に流れる飽和電流Ic(Sat)の量を制御します。 ハード飽和の場合、エンジニアは通常、DC電流ゲインhFE値10を使用します。

npnトランジスタは、既知の抵抗値を持つ低電圧リレーなどの負荷（RL）をオンにして制御するために、ベース接合部に正の電圧が必要です。 これらのタイプのスイッチングアプリケーションでは、スイッチとして動作し、飽和領域で完全に伝導する必要があります。 したがって、この領域での導通には適切なベース抵抗値が必要であり、この値は入力スイッチング電圧によって異なります。 この記事のこの複数ページのセクションには2つの計算機があり、最初の計算機は負荷抵抗がわかっているときのためのものであり、2番目の計算機は負荷電流がわかっているときのためのものです。

計算機1:負荷抵抗がわかっているときにRbを計算

この計算機を使用するには、入力スイッチング電圧(Vi)、電源電圧Vcc、負荷抵抗RLを知る必要があります。

計算機2:負荷電流がわかっているときにRbを計算

この計算機を使用するには、入力スイッチング電圧(Vi)、電源電圧Vcc、および負荷電流iLを知る必要があります。

hFEとコレクタ電流理論

トランジスタの文献では、同じ三つの文字を持つ二つの異なるタイプの利得パラメータがあります。 小さなケース”hfe”は小信号電流利得またはAC利得を表し、トランジスタをスイッチとして使用する場合はこのパラメータを使用しません。 パラメータ”hFE”はDCゲインを表し、これが考慮すべきパラメータです。 トランジスタのスイッチングのためにhFE値を選択するときは、トランジスタが飽和領域で伝導するようにするため、常に最小定格を最悪の場合と ハードサチュレーションの場合、エンジニアは通常10の値を選択します。

バイポーラトランジスタは、ベースを流れる少量の電流”Ib”がコレクタを流れる電流”Ic”をより多く制御するため、電流増幅器であることを覚えておいてください。 この電流の流れの大きさは、「HFE」と呼ばれる利得係数（DC電流利得とも呼ばれる）とベータ値に依存します。 したがって、コレクタに流れる電流は、以下の式で示すように、ベース電流にゲインを掛けたものに比例します。

Ic=Ib×hFE

トランジスタは異なるコレクタ電流Icに対して多くの定格を有する可能性があるため、hFEパラメータは一定ではありません。 学生はしばしば、hFEとコレクタ電流の関係を視覚化するのが難しいと感じています。 上のグラフは、汎用トランジスタのy軸にhFE、x軸にコレクタ電流を示しています。 ご覧のように、コレクタ電流が増加すると、hFEが減少します。

NPNおよびPNPトランジスタを使用する場合

ベース接合へのスイッチング電圧が正の場合、NPNトランジスタを使用するのが通例であることに注意する ただし、スイッチング電圧が0-Vまたは負の場合は、PNPトランジスタを使用して負荷を切り替えます。 通常、PN2222のような汎用トランジスタは、最大コレクタ定格(Ic)が600mA DCです。 負荷がより多くの電流を必要とする場合は、より大きなIc定格のトランジスタを考慮するのが常識です。 エンジニアは、リレーやモーターなどの大きな負荷を駆動するために大きな電流が必要な場合に、Darlingtonトランジスタを使用する傾向があります。

NPNトランジスタ	最大コレクタ電流Ic
PN2222	600mA DC
2N2222	800mA DC
MPSA13/MPSA14	500mA DC
2N3904/2N3903	200mA DC

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