2018年6月28日木曜日

トランジスタをVbeで選別 その3 JFETで組んで見る。

この間飲みながら書いた記事は結構支離滅裂ですが(^q^;定電流源にバイポーラ・トランジスタを使うよりJFETを使った方が部品数が少なく済み、電源も単電源で測定できそうです。

回路図

Q1は検査対象のNPNトランジスタ(2SC1815)です。

R4は10kΩのトリムで10Ω~10kΩでパラメータ分析しています。R3は電流値を検出するためのシャント抵抗です。

Q1の各端子の電位

Q1のベース・バイアスV(vb)はVCCをR1、R2で分圧して2Vにしています。シミュレーションでは少し低い値になっています。

Q1のエミッタ電位V(ve)は測定するV(vb)からVbe分電圧降下した値になっています。エミッタ(≒コレクタ)に流す電流によって変化しています。

エミッタ電流

N-ch JFET J1の特性によりますが、10kΩトリムのR4の設定値によって100uA(縦軸の0.0001)程度~1mA(縦軸の0.001)程度ぐらいはエミッタ電流を変化させられそうです。

Visでエミッタ電流を測定

R3に流れる電流はQ1のエミッタ電流と同じなので、V(vis)の電位を測定すれば、エミッタ電流Ieは Ie = V(vis) / R3(=100Ω) で測定できます。

実験


ブレッドボード配線図

測定手順


1. 電源電圧が+9V前後なのをチェック
2. A点が2V前後なのをチェック
3. B-C点の電圧Vbc、エミッタ電流Ieとして、Vbc = Ie * 100 と換算して流したいエミッタ電流になるようにトリムR4を調節する。100uA流したい場合は10mV。1mA流したい場合は100mV。
4. ブレッドボード図の「VMeter」のようにテスタをあててVbeを測定する。

エミッタ電流とVbeの関係の実験


トリムR4を調整して、エミッタ電流を変えてVbeを測定しました。


エミッタ電流Ieが多いほど、ベース・エミッタ電圧Vbeが高くなっていて、変化も大きいです。

トリムの調節が難しいので、多回転タイプのトリムのほうがいいかもしれません。

温度とVbeの関係の実験



テスターでVbe、HDC1000不快指数計で室温をロギングしました。どちらも測定間隔は0.5sですが同期はとれていません。

エアコンを入れたり切ったりして室温を変えました。



※Vbeのグラフの縦軸は反転してあります

横軸の0~8000あたりを見ると室温はが29℃~30℃で1℃程度上昇していて、Vbeは574mV~570mVで4mV程度の下降になっています。-4mV/℃程度です。

また、横軸の8000以降では室温が1.5℃程度に下がっていますが、Vbeは2mV程度の上昇です。

これらは室温が変わってもトランジスタの中の接合温度は変化しにくいためだと思います。

テスト測定


室温: 26.42℃~26.64℃
電源電圧: 8.96V
Vb: 1.931V
Vis:10.01mV


横軸の単位は0.5sなので、30s程度待って読み取れば十分そうです。