トランジスタに流れる電流の式

質問

トランジスタのVBEとIBの関係式に、　IB=(IS/hFE)*(exp(q*VBE/k*T)-1)
という式がありますが、
ダイオードでは　ID=IS*(exp(q*VD/k*T)-1)
となっています。

トランジスタのベース-エミッタ間の接合はp-n接合ダイオードのはずなのに、なぜトランジスタの式では流れる電流が1/hFEになっているのでしょうか。

回答No.3

kovalin · ベストアンサー

トランジスタは電流を増幅する素子です。いま増幅率をhFEと置いていますので、ベース電流IBとエミッタ電流IEとの間に、
IE=hFE*IB
の関係があります。
ダイオードと同じp-n接合の電流電圧特性は、ここではIE、VBEの間に成り立っていることに注意すると、
IE=IS*(exp(q*VBE/k*T)-1)
であり、従って先の式よりIBはその1/hFEとなります。

図を描いてみた方が分かりやすいだろうと思います。電流が増幅されるからくりについては、No.2さんの内容のとおりだと思います。

お礼

ありがとうございます。

>ダイオードと同じp-n接合の電流電圧特性は、ここではIE、VBEの間に成り立っていることに注意すると、
>IE=IS*(exp(q*VBE/k*T)-1)
>であり、従って先の式よりIBはその1/hFEとなります。

ということは
IB=(IS/hFE)*(exp(q*VBE/k*T)-1)
という式は、トランジスタが活性領域で動作している（hFE倍のICが流れている）ことを前提条件としているのでしょうか。
そうするとトランジスタの飽和電流ISは、B-E間のダイオードの飽和電流ではないのでしょうか。

もしB-E間のダイオードの飽和電流と等しいのであれば、
IB=IS*(exp(q*VBE/k*T)-1)
となるはずだと思うのですが。

回答No.2

rabbit_cat

ご質問の内容は，まさにトランジスタの動作原理のキモのところです．
直感的には，ベースはすごく薄いんで中の正孔の数が限られていて，エミッタからベースに引き寄せられた電子はほとんどが，ベースを通過してそもままコレクタに入ってしまう，ってことですが．

お礼

ありがとうございます。

やはりトランジスタのことをきちんと理解するには、
半導体工学の分野も学ばなければならないようですね。

回答No.1

tetsumyi

回路図を見ないと明確でありませんが、ISはエミッタに流れる電流でしょう。
ですから、ベースに流れる電流はエミッタ電流と電流増幅率の逆数を掛けた値となります。

お礼

ご回答ありがとうございます。
質問の内容が詳しくなくて申し訳ありません。
各パラメータは、
IS:飽和電流、q:素電荷、k:ボルツマン定数、T:接合部の絶対温度
となっています。

回路図・・・というよりVBE-IB特性のグラフの式ですね。