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トランジスタってなに? (2/2)

知ってて当然がわからないのよ!講座

 トランジスタってなに? の後半です。

[使い方] LED点灯回路を基本に考えよう

 実際にスイッチとしてトランジスタを使ってみましょう。
 たとえば、以下のようにLEDをスイッチで点灯させる回路があったとします。

spic_haisen1.jpg


 実際の配線図です。単三乾電池2本使って光らせるだけ。


spic_kairo1.jpg

 上記配線図を回路図にしたのがこちら。
 勉強になるので回路図も一緒に示しておきます。

 スイッチをONにするとLEDが点灯しますね?
(抵抗はLEDを壊さないための「電流制限抵抗」と呼ばれます。3Vで使うときはとりあえず100ΩでOK!)

[使い方] スイッチをトランジスタに置き換えることができる

 さて。
 スイッチをトランジスタに置き換えるとすると以下のようになります。
 定番トランジスタ "2SC1815" を使いましょう。


spic_haisen2.jpg
spic_kairo2.jpg

 スイッチを押すとLEDが点灯しますが、トランジスタを経由していることがポイントです。
 この回路のように、

  • B(ベース)に10kΩ程度の抵抗をくっつけて
  • B(ベース)にプラスの電気接続すると
  • LEDなどの電圧の高いものでもON/OFFできるスイッチ

の3点を押さえておけばOKです。

[使い方] 電池を共用にする

 トランジスタを動かすためだけに電池をもう1個用意するのって面倒ですよね?
 そこで、一般的には以下のように電源をトランジスタにも回り込ませてB(ベース)に接続します。

spic_haisen3.jpg
spic_kairo3.jpg

 

 以上で基本的な使い方は終了です。
 これが基本となる使い方であり、そして頻繁に見かける回路構造なんです。

 なんだかちょっと変じゃない?
 そう思われるのも当然かもしれません。
 自分自身の電源で自分自身をスイッチングしている。これって変ですよね。

 筆者も勉強したての頃は変だなーって思ったものです。
 でも実際にこれで動いちゃいますし。
 電子回路の理解が進めば、なぜこれで正しいのかもわかってくるかと思います。

 ともかく。実験あるのみ!
 頭で考えるよりまず手を動かして実験。
 実際に作ってみると理解しやすいですよー!

スイッチONになるタイミングは0.6V

 トランジスタは B(ベース)に電気が流れると、C(コレクタ)-E(エミッタ)に電気が通るようになります。
 スイッチONする条件は?
 専門的にはいろいろ条件があるのですが、ざっくりいうと、

   B(ベース)に 0.6V が加わるとスイッチONする

です。
 詳細説明は省きますが以下のような回路を作って半固定抵抗(VR)を回してみると・・・

spic_kairo4.jpg

 ある電圧でLEDが光り始めます。
 この「ある電圧」が 0.6V前後 になっているはずです。

 テスタで計測する際は、テスタのマイナスを電池のマイナスに。プラスを上記回路図の矢印部分 (VR-R2間) に接続してください。

※専門解説
 この回路は自由に電圧を可変するために「抵抗の分圧」というのを使ってトランジスタに電気を流しています。

じゃあ、増幅ってなんなの?

 前回、冒頭のほうで 「増幅という言葉は忘れちゃってください」 とお話ししましたけど・・
やっぱり増幅の意味は気になりますよね?
 一般的に 「トランジスタは増幅作用がある」 と言いますが、

 この 「増幅」 とは 「小さな電気で大きな物をON/OFF 」 という意味で 「増幅」 という言葉が使われるのです。

  3V の電気で動く LED を、0.6V 前後の電気変化で ON/OFF させる。
   (上記「スイッチONになるタイミングは 0.6V 」で出てきましたね)
   ↓
  0.6V の変化が 3V の変化に増えてる
   ↓
  増幅

 こんなイメージが理解しやすいかも?

 いろいろなセンサの信号をバイアスをかけて 0.6V 前後にしてトランジスタに流し込んで増幅させる。
 これがトランジスタの使い方なのです。
 「バイアス」という言葉が出てきましたがこれ以上は専門的になってしまうので・・・・
・・・・気になる人は専門書の世界へGO!してみてください!


筆者について
筆者:菅野智寛 エレキジャック誌にいくつか記事を執筆。 ほか、MakeTokyoMeetingというDIYイベントに出展したりする子供のころからの工作好き。 カップヌードルはシーフード派。

* ホームページ
花夢電科雑多猫
 http://hp.hana-neko.com/
* blog
花夢電科雑多log
 http://hananekolog.blogspot.com/


画像について
 この記事で使われているブレッドボード・イラストは、

Fritzing
  http://www.fritzing.org/

を使用して作られています。ライセンスは CreativeCommons:BY-SA に準じます。
引用に注意してください。

菅野智寛

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