【基礎から学ぶ電子回路】 バイポーラトランジスタとユニポーラトランジスタの違い

電気電子
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基本的に”イメージ”を意識した内容となっておりますので、基礎知識の無い方への入門向きです。
じっくり学んでいきましょう!

今回は、「バイポーラトランジスタとユニポーラトランジスタ」についての説明です。

トランジスタの種類

大きく分けてバイポーラトランジスタとユニポーラトランジスタの2種類がある。
バイポーラトランジスタはキャリヤが2種類、ユニポーラトランジスタはキャリヤが1種類になっている。

トランジスタの種類

トランジスタの種類についての説明です。

トランジスタは、大きく分けて2種類あります。
バイポーラトランジスタユニポーラトランジスタです。

まずは、違いを簡単にまとめました。

バイポーラトランジスタ

・キャリヤが2種類。(電子 and 正孔)
・B・E・Cの3端子で構成される。

例)

ユニポーラトランジスタ

・キャリヤが1種類。(電子 or 正孔)
・G・S・Dの3端子で構成される。

例)

回路図でトランジスタを見たことがある方はどちらの図記号も見たことがあるのではないでしょうか?
どちらもトランジスタだという説明は聞いたことがあるかもしれませんが、具体的に何が違うのかまでは知らないという方は多いと思います。

ということで、今回はバイポーラトランジスタとユニポーラトランジスタの大まかな違いについてまとめてみました。

バイポーラトランジスタとは?

まずはバイポーラトランジスタについてです。

トランジスタの動作原理では一般的なダイオードについてまとめました。
この一般的なダイオードがバイポーラトランジスタのことを指しています
また、トランジスタの接合方式としてもpn接合が一般的である為、巷で「トランジスタ」と呼ばれるものは「バイポーラトランジスタ」を指していることが多いです

バイポーラトランジスタはn型半導体とp型半導体をpn接合した3端子の半導体素子で、キャリヤが電子と正孔の2種類となります。
「バイポーラ」は「2極の」という意味なので、名称から電子と正孔の両方の極性のキャリヤを利用したトランジスタだということがわかります
バイポーラトランジスタの後にユニポーラトランジスタが登場した為、2つのトランジスタを区別する為に再命名された模様。

ベース-エミッタ間の矢印は電流の流れる向きを表しています。
ベース-エミッタ間について考えると、n型半導体とp型半導体のpn接合をされている状態なので、ベース-エミッタ間はダイオードと同じように考えることができます。
その為、最低限ベース-エミッタ間電圧を閾値以上に保つ必要があります
この閾値は大体0.6~0.7V程度です
つまり、閾値を保てない程微弱な信号は増幅できません

バイポーラトランジスタは電流の変化で電圧を変化させます。(電流制御)
ただ、電流を実際に流すことによりベース-エミッタ間は0.7V程度、コレクタ-エミッタ間にはベース-エミッタ間以上の電位差が生じます。
つまり、動作時に消費する電力量が大きいというデメリットがあるので、大電流が流れるようなスイッチング動作をさせる場合はユニポーラトランジスタが主に使用されます
その為、バイポーラトランジスタは増幅用途で使用する方が一般的です

ユニポーラトランジスタとは?

次はユニポーラトランジスタについての説明です。

ユニポーラトランジスタはn型半導体とp型半導体を使用した3端子の半導体素子で、キャリヤが電子または正孔の1種類となります。
バイポーラトランジスタとの大きな違いはここです。
「ユニポーラ」は「1極の」という意味なので、名称から電子か正孔どちらかの極性のキャリヤを利用したトランジスタだということがわかります
n型半導体とp型半導体のどちらか1種類の半導体を使用したトランジスタではなく、電流の流れる経路が1種類の半導体で構成されているのでキャリヤが1極性になった半導体です

ユニポーラトランジスタは電圧の変化で電流を変化させます。(電圧制御)
ユニポーラトランジスタのゲート端子は空乏層で覆われていてゲート端子に電圧を加えても電流はほとんど流れませんが、電圧を加えることにより発生した電界によってキャリヤの動きを制御できる為、電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor 、略してFET)と呼ばれています
電界効果トランジスタ(FET)には、接合型FETとMOS型FETの2種類があります。
電界効果トランジスタ(FET)に関しては別の記事で詳しく解説していこうと思います。
まとめ次第リンクを貼り付けます。(いつになるかは不明)

接合型FETとMOS型FETでは、MOS型FETが主流です。
ちなみに、MOS型FETというよりMOSFETと呼ぶことの方が多いです。
MOSFETはゲート電流がほとんど流れないので消費電力が抑えられることに加え構造が平面的なので、バイポーラトランジスタに比べ小型化・集積化が容易という特徴があります
また、高速スイッチング動作が可能です

以上、バイポーラトランジスタとユニポーラトランジスタについての説明でした。


【基礎から学ぶ電子回路】

◎電子放出と電子の運動
◎半導体とは? ~電子と正孔について
◎ダイオードの動作原理

◎理想ダイオードの特性とダイオードの近似回路
◎ダイオードのクリッピング作用 ~ダイオードで波形をカットする
◎ダイオードと並列に繋がれた回路の考え方
◎トランジスタの動作原理
◎バイポーラトランジスタとユニポーラトランジスタの違い
◎トランジスタの増幅作用

◎ダイオードとトランジスタの関係

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