トランジスター＆ＦＰＧＡ

質問

ふと疑問に思ったのですが、トランジスターのコレクタ、エミッタ間などの耐電圧がありますが、
あれを超える電圧を印加するとどのような現象でトランジスターはダメになってしまうのでしょうか。

またＦＰＧＡなどのプログラマブルな素子はどのような原理で内部の回路を構成しているのでしょうか。

どちらの質問でもよいのでお知りの方がいらっしゃれば教えてください。

回答No.3

sakadoneko

半導体の壊れ方などは、東芝、日立、NECあたりのデータブックによく載ってます。
と思って東芝のページを探してみたのですが、下記のファイル程度しか見あたりませんでした。他メーカも探してみてください。

PN接合に逆バイアス電圧を加えて電圧をあげていくと、あるところからツェナー効果となだれ現象が起きます。それにより電流が流れるため電力損失し、焼けきれます。
バイポーラトランジスタのコレクタ電圧を上げていったときは、C-B間にツェナー効果やなだれ現象が発生し、それがHFE倍された電流が流れるため電力損失し、焼けきれるのだと思います。

参考URL：

http://www.semicon.toshiba.co.jp/shared/reliability_pdf/bdj0128b_2.pdf

回答No.2

Tacosan

トランジスタは... 直感的に考えるとベース層が壊れちゃうんじゃないかなぁ?
で FPGA の方に追加:
回路ブロックはメモリと同じ形で作るんだけど, 4ビットアドレス, 1ビットデータのメモリで例えば「アドレス0 だけデータが 0 でその他のアドレスは全て 1」のように覚えさせると, 4本のアドレス線が全て 0 のときだけ出力が 0 になり, それ以外 (つまり少なくとも 1本のアドレス線が 1 の場合) には出力が 1 となります. これは 4入力 OR と同じ動作になります. 同様に, 「アドレス 15 だけ 0 でその他は 1」というデータを記憶させると 4入力 NAND と同じになります. こんな感じで回路ブロックを構成します.
で, 配線の方は 0/1 のメモリを作っておいて, これをトランジスタのベースにつなげば (概念的には) OK. 「ベースが 1 のときには導通, 0 のときには遮断」というスイッチング動作を利用します.

お礼

ほうなるほど！
同じような回答だなって思いましたが、よくわかりました。
ありがとうございます。
やっぱり薄いベース層が先にいかれちゃうんでしょうかね…
穴が開いて使いものにならなくなったり？

回答No.1

Tacosan

普通の FPGA では, 小さな論理回路を作るブロックとそのブロック間を接続する配線をプログラミングします.
ブロック内は本質的にメモリと同じ. 例えば「4ビットアドレス, 1ビットデータ」のメモリは適切なデータを書き込むことにより 4入力 1出力の任意の論理回路を構成することができます.
ブロック間の配線は「結線するかどうか」をプログラムします. どうやってもいいんだけど, 3状態バッファを想定すると無難かな.

お礼

回答ありがとうございました。
ちょっと難しいですががんばって理解します。