NPNトランジスタの飽和について

質問

NPNトランジスタの飽和について質問ですが、
NPNトランジスタ、ベース抵抗、エミッタ抵抗、各電源があり、
電圧印加し、トランジスタがＯＮした時のベース電圧を計算より、
算出したいのですが、算出可能でしょうか？
Vceが飽和しているとき、そうでないときがあり、算出できないと
考えていますが、正しいでしょうか？
また、どういった場面で飽和させるとき、そうでないときの使い分けるのでしょうか？

知識、経験のあるかた、ご教授ください。

回答No.1

a987654 · ベストアンサー

トランジスタの回路にはエミッタ接地、ベース接地、コレクタ接地と
３種類の接地方式があり、そのどれかが書かれていないので質問内容
からの判断で、エミッタ接地として回答します。

＞ベース電圧を計算より、算出したいのですが、算出可能でしょうか？
出せますがめんどうくさいです。

Ｉｃ：コレクタ電圧、α：エミッタ接地の増幅率、Ｉｂ：ベース電流
Ｖｂｅ：ベース・エミッタ電圧、Ｒｂｅ：ベース・エミッタ抵抗
Ｒｃ：コレクタ抵抗、Ｒｂ：ベース抵抗、Ｖｃｅコレクタ・エミッタ電圧
として
Ｖｃｅ＝Ｅ（電源電圧）－Ｉｃ・Ｒｃ
Ｉｃ＝α・Ｉｂ　→　Ｉｂ＝Ｉｃ／α
この式からＶｃｅ＝０となるＩｂの値を算出して
したの式に代入してゆきます。
Ｉｂ＝Ｖｂｅ／Ｒｂｅ　→　Ｖｂｅ＝Ｉｂ・Ｒｂｅ
Ｖｂｅ＝ベース入力電圧－Ｉｂ・Ｒｂ
以上の数式を解くことにより理論値は出せますが
飽和増幅の場合はより動作を確実にするためＩｂを理論値より
増やしますが、その度合いは状況によります。

＞どういった場面で飽和させるとき、そうでないときの使い分けるのでしょうか？

アナログ増幅の場合、入力波形に対して出力波形が歪むので
絶対に飽和はさせてはいけません。
デジタル増幅（ＯＮ／ＯＦＦ）の場合、飽和させないとＯＮ／ＯＦＦに
なりません。

回答No.2

inara1

トランジスタの飽和領域と能動領域を両方カバーする計算モデルがあります。ガンメル・プーンモデルといいますが、SPICE系の回路シミュレータに使われているものです。このモデルでは、コレクタ-エミッタ電圧やコレクタ電流の大きさによって電流増幅率が変化するようになっているので、能動領域から飽和領域に移行するような現象も扱えます。ただし、非線形の連立方程式を解くことになるので、実際には数値計算で求めることになります。使用するトランジスタによってモデルが違うので、トランジスタのSPICEパラメータが必要です。

こちらに回路シミュレータがありますので、トランジスタの型番と電源電圧、ベース抵抗、エミッタ抵抗が分かれば、入出力特性をシミュレーションすることはできます。