トランジスタにベース・エミッタ間抵抗がついている理由

本記事で分かること

バイポーラトランジスタにベース・エミッタ間抵抗がついている理由がわかる。

　　　トランジスタは大別して、バイポーラトランジスタと電界効果トランジスタ（FET)があります。
　　　　　本記事では、バイポーラトランジスタを単に「トランジスタ」と呼ぶことにします。

・ノイズによる誤動作を防止
・コレクタ遮断電流(漏れ電流)による誤動作を防止

「ベース抵抗がついている理由」で、ベース抵抗でトランジスタ動作が安定することを話しました。
しかし、それだけでは十分ではなく、ベース・エミッタ間抵抗をつける必要があります。
本記事では、その理由について説明します。

入力電圧V_in=0Vでも、ノイズが入ると微小とはいえ、ベースに電流が流れ込みます。
そのため、ベース電流が0でなくなり、コレクタ電流Icが流れる(トランジスタON)してしまいます。
（下図左側）

ベース～エミッタ間抵抗R_beをつけることで、
ノイズで発生した電流がR_beを介してエミッタ(GND側)に流れます。
ベースに電流が0となるので、コレクタ電流Icは流れなくなります(トランジスタOFF)。
（上図右側）

コレクタ側からベースに漏れ電流が流れ込んで、トランジスタはONする場合があります。
この漏れ電流はコレクタ遮断電流I_CBOと言われています。

NPNトランジスタの場合、コレクタ・ベース間は逆方向のダイオードになるので、
基本的には電流は流れません。
しかし、厳密には漏れ電流(逆方向電流)が少しだけ流れます(上図左側)。

2SC1815のデータシートでは、I_CBO=0.1uA　となっています。
h_fe=100ならコレクタ電流I_cはI_bの100倍、10uA流れることになります。

これについても、R_beをつけることで、コレクタ遮断電流をエミッタ側に流すことで、
ベースに電流が流れないようにします（上図右側）。

以下の記事で、トランジスタを使った回路工作で役立つ工具類を紹介しています。

R_be＝1k～10ｋΩが一般的に使われています。

理由ですが、ノイズやコレクタ遮断電流I_CBOが流れた場合、
ノイズ電流0.1uA、I_CBO=0.1uAが流れたとした場合、
　　R_be間電圧 = R_be×0.2uA = 0.2mV～2mV になります。

R_be間の電圧＝トランジスタのBE間電圧V_beです。
このBE間は順方向ダイオードに相当し、
ダイオードの特性より順方向電圧Ｖ_Fより低いとダイオードは電流を流すことができません。

順方向電圧は一般的に0.6V程度なので、BE間が2mV以下であることからベースに電流が流れず、
全てR_beを経由してGND(エミッタ)に流すことができます。

　＜以下の記事でベース抵抗の求め方など、トランジスタ基本知識について解説しています＞

　＜以下の記事で、回路試作や実験で役立つ工具類を紹介しています＞