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- ダイオードに逆バイアスを加えると電子は＋側、ホールは−側に引き寄せられ、空乏層が広がるために電流が流れにくくなる。
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- ダイオードに順バイアスを加えると空乏層が狭まるためにバリアが下がりキャリアは反対側の電極側に引き寄せられ、電流が流れやすくなる。
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- 順方向に電圧を加えるとはじめは抵抗が高く順電流はあまり流れないが、拡散電位(0.6V付近)を超えると急に順電流は増大する。
- 逆電圧を加えると逆電流は順電流より何桁も小さい値しか流れないが、ツェナー電圧を超えると雪崩現象が起きて電流が急増する。
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- 逆バイアスのわずかな増加で大電流が流れる降伏現象（最大電流が制限されている限り、破壊ではなく、繰り返しが可能である）
- 空乏層に逆バイアスの高電界がかかると、p領域にあった電子が空乏層に入り電界で加速されて結晶格子と衝突し、格子から電子をたたき出し、この電子もまた加速されて衝突し、電子をたたき出す（衝突電離）
。このようにして電子数が増加する現象を「電子なだれ」という。
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- Id(Vd=0)=3/0.033=90.9mA
- Id(Vd=1)=(3-1)/0.033=60.6mA
- Vd=0.82V, Id=66mA
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- 逆方向
- 順方向
- Id(Vd=0)=1.8/0.027=66.7mA
- Id(Vd=1)=(1.8-1)/0.027=29.6mA
- Vd=0.78V, Id=38mA
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- ホトダイオード(photodiode=PD)
- pn接合に逆バイアス。空乏層に光で生成した電子とホールを拡散電位で分離
- これにより光の変化を電気信号の変化に変える。
- 発光ダイオード(light emitting diode=LED)
- ｐｎ接合に順バイアス。電子とホールが再結合。エネルギー差を光子エネルギーとして放出
- 可変容量ダイオード(variable capacitance diode)
- ｐｎ接合に逆バイアス。空乏層の幅ｄがバイアスの大きさによって変化。
- コンデンサと同じ働きをする
- 定電圧ダイオード(Zener diode)
- ｐｎ接合に逆バイアス。ツェナー降伏電圧を超えると、電流は大きく変化しても電圧はほとんど変化しない。これを使って定電圧ダイオードとして用いる。
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- 左側の図のような抵抗とツェナーダイオードとからなる回路で、Iz>>ILならばILが多少変化してもVzはほぼ一定値に保たれる。
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- エミッタ/ベース/コレクタの３領域からなる。
- ２つのｐｎ接合が互いに逆向きに接続されている
- エミッタとベースの間は順バイアス、ベースとコレクタの間は逆バイアスになるように電圧を印加
- エミッタで多数キャリアであったものがｐｎ接合を通して注入されると注入された領域では少数キャリアとなる。ベースとコレクタ間は逆バイアスなので、ほとんどの少数キャリアはコレクタに引きよせられ、一部のみがベース電流に寄与する。
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- EB間を順バイアスするとN領域から電子がP領域に注入され、CB間を逆バイアスするとその注入電子がCに引きよせられる
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- VBE(ベース・エミッタ間電圧)>Vth(しきい電流)のときベース・エミッタ間のスイッチがONになる。
- エミッタ(n)からベース(p)に注入された少数キャリアである電子は、一部はベースのホールと再結合する(このときベース電極からホールが供給されIBが流れる)が大部分はコレクタ(n)領域に達する。
- コレクタ・ベース間には、逆バイアスが加わっているためコレクタ領域に達した電子はコレクタ電極に引き寄せられICとなる。
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- npn形では、エミッタとコレクタがn形、ベースがp形であり、pnp形では、エミッタとコレクタがp形、ベースがn形である。
- npn形の場合、エミッタに対してコレクタに正の電圧を加えるが、pnp形では、コレクタに負の電圧を加える。
- npnでは、コレクタ電流Icは、C→Eの向きに流れる。電子についてはE→Cの向きに流れる。pnpでは、コレクタ電流Icは、E→Cの向きに流れる。電子はC→Eの向きに流れる。
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- 電源に応じて使い分けられる
- 組み合わせて使う（コンプリメンタリ回路）
たとえばオーディオのパワーアンプに用いるB級プッシュプル回路(教科書p87)
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- VCEを一定にしてVBEを変化させるとVth=0.6V付近から急激にベース電流が増加する。(ダイオードの順方向特性と同じ）
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- IBをパラメータとしてVCEを変化させるとコレクタ電流ICが増加し、VCEが大きくなるにつれ飽和する。飽和電流値はIBの関数である。
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- VCEを一定にしてIBを変化させるとコレクタ電流ICが直線的に増加し増加する。これを電流伝達特性という。
- ICとIBの比を電流増幅率hFEという。エミッタ接地の場合はbと表される。
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- トランジスタに流せる電流や、加えることのできる電圧には限界がある。その最大値を示したものが最大定格で、規格表には必ず示されている。
- VCB, VCE, VEB, IC, IBの最大値の他、コレクタ損失Pc=VCE×ICの最大値(許容コレクタ損失)が重要である。VCEやICが定格内でもPCが許容コレクタ損失を超えると、発熱のため暴走し破壊に到る。
- また、接合の温度TJにも最大許容値があり、これを超えると破壊される。
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- 基本的にはRGB三原色で全ての色を表現
- 撮像：画像をダイクロイックミラーと呼ばれる光学素子で、三原色に分解し、それぞれを撮像素子で電気信号に変換する。（CCDではカラーフィルターによって１つの素子で三原色の画像を得られるものが多い。）
- 伝送においては、R,G,B信号から輝度信号とI信号、Q信号というカラー情報信号を作り、I,Qカラー信号で3.58MHzの副搬送波を変調し、輝度信号に重畳させる。
- 受像機ではカラー信号を復調し、輝度と混合してRGB信号に戻す。
- ディスプレイは各画素のRGBを独立に点滅し画像とする
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- カラーテレビを白黒テレビで受信できるために両立性(compatibility)が重視された
- R,G,B信号から輝度(白黒)信号を作る。
Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B
- 色差信号を作る
R-Y=0.70R – 0.59G – 0.11B
B-Y=-0.30R-0.59G+0.89B
- これらの信号で副搬送波f=35.8MHzを振幅変調
(R-Y)sin2πft +(B-Y)cos2πft
実際には(R-Y),(B-Y)を33°回転したI,
Q信号を用いる
- カラー副搬送波を輝度信号Yに重畳：複合(composit)信号
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- コンポジット信号V=Y+(R-Y)cosωt+(B-Y)sinωt
- 輝度分離回路→Y= 0.30R+0.59G+0.11B
- カラー復調回路→VRY=R-Y, VBY=B-Y
- マトリックス回路→Y, VRY, VBYから、R,G,Bを再構成
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- White=R+G+B, Yellow=R+G, Cyan=G+B, Magenta=R+B
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- 図のような特性をもつトランジスタにおいて、ベース電流IBを40mAに設定した。VCE=4Vとする
- このとき、IBを20mA増やすとICは何mA増えるか
- これより、このトランジスタの電流増幅率hFEを求めよ。
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- カラーテレビ放送では、R,G,B３つの映像を送る必要があるが、独立に送ると３つのチャンネルが必要になる。１つのチャンネルで伝送するためにどのような工夫がされているか。
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ノート
