バイポーラトランジスタの小信号等価回路
アナログ電子回路を独学で学んでいる者です。
最初に写真(ii)のバイポーラトランジスタのエミッタ接地回路についてです。ベースーエミッタ間電圧Vbeを大きく変化させていくと、ある点で"コレクタ電流Icが流れすぎて、出力電圧Voが"接地電位でクランプ(固定)される"とあり、確かにグラフからそのように見てとれます。これは一体何が起こったのでしょうか?VoはVo=Vcc-Ic*RLで表され、トランジスタのコレクターエミッタ間電圧に等しいと考えています。これがゼロになるという事は、トランジスタ内での電圧降下がゼロになるという事でしょうか?
次に写真(i)の同じくエミッタ接地回路についてです。
この回路の各部分にあるコンデンサはどういった役割があるのでしょうか。教科書には"直流バイアス点に信号を入出力するため"とありますが、仮にコンデンサがない場合、信号を入出力できないのでしょうか?特に出力端子側についているC2のコンデンサが気になります。
次に小信号等価回路についてです。
なぜこのような回路に変換できるのか、一通り教科書を読みましたが、分からない点が多々あります。
写真(iii)の回路は(i)の等価回路で、(iv)の等価回路は、ごく一般的なエミッタ接地回路の等価回路になります。
まず(iii),(iv)どちらの等価回路にも電流源gmVbe'がありますが、これは入力電圧v1によって、Vbeが変化し、このVbeから、ベースが広がり減少した電圧分を差し引いた電圧Vbe'によって生じるコレクタ電流Icの変化分ΔIc'だと考えています。
次に(iv)のroについて、
1/ro=go=∂Ic/∂Vceより、goVceは、コレクターエミッタ間電圧Vceの変化によって生じるコレクタ電流Icの変化分ΔIc''になると考えています。
そして全コレクタ電流の変化分ΔIcは、i2の向きも踏まえて、ΔIc=ΔIc'+ΔIc''=-i2になるのだろうと考えています。
ここで質問ですが、なぜΔIc'分のgm*Vbe'の方は電流源として表され、ΔIc''分のgo*Vceは抵抗roとして表されているのでしょうか?2つとも電流源gmVbe, goVceで表すのは正しくないのでしょうか?
もう1つ質問ですが(iii)の回路では、なぜかroが見当たりません。
(iii)も(iv)も同じ小信号等価回路であるはずなのに、なぜでしょうか?
補足
こんな感じの回路です。分かりにくいですがよろしくお願いします。 (■の塊がトランジスタです。) (1)の電圧がVccの立ち上がりに対して遅延しているようです。。 Vcc |――――――――| | | 抵抗 | | | | ■■←― ― 抵抗 ―■■ | ■■――――――(1) | | 抵抗 抵抗 | | | | GND GND