ゲルマトランジスタの真のhfeを測定する方法

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どうも、たか丸です。

前回テスタを使ってゲルマトランジスタのhfeの簡易測定を行いました。 今回はその続き。

何人かにTwitterで反応してもらったのですが、ゲルマトランジスタは漏れ電流が大きいからテスタではうまく測定できないとのことで、参考サイト(英語)を教えてもらいました。

読むのめんどくさいなーと思いつつちょっとググると参考サイトを和訳した記事を発見。
トランジスタの選定について (更新) | これってちょっと良さげかな~♪ ぷちブログ
というわけで、今回は参考サイトを理解しつつ真のhfeの測定を行います。

測定1.漏れ電流の測定

理想的なトランジスタでは、ベース電流がゼロのときはコレクタエミッタ間にいくら電圧をかけてもコレクタ電流は流れない。

だけども実際にはいくらか流れていている。これが漏れ電流(リーク電流)と呼ばれるもの。前述のとおりゲルマトランジスタは漏れ電流が大きいそうな。

というわけで、こんな回路を考えてみる。(参考サイトと定数が違うけど気にしない)
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V①を測定すれば、漏れ電流I_leakは上の式で計算できる。

測定2.コレクタ電流と漏れ電流の和の測定

hfeの定義式は hfe=Ic/Ib です。つまりベース電流Ibが何倍されてコレクタ電流Icが流れるかを表している(Ic=hfe・Ib)ってわけ。

テスタでhfeをうまく測定できない理由は、テスタでは漏れ電流I_leakと、ベース電流起因のコレクタ電流Icが区別できないために hfe = ( Ic + I_leak ) / Ib で測定しているからみたい。

というわけでこんな回路を考える。(参考サイトと定数が違うけど気にしない)DSCN0327

V②を測定すれば上の式でコレクタ電流と漏れ電流の和 Ic+I_leak が計算できる。ちなみにVbe=0.1Vは実測から。2つめの式からベース電流 Ib=8.9uAとわかります。

このふたつの測定から純粋なIcがわかるから、hfeが定義式から計算できるってわけです。

測定の様子です。
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測定結果

測定値をExcelで整理しました。参考サイトでは測定電圧から簡単にhfeに変換できるように、抵抗値を2.472kとかいう特殊な値にしていましたが、そこまでしなくても計算はExcelでちょろっと関数作るだけだから抵抗は適当に決めてます。

計算結果をまとめるとこうなった。(横軸:四捨五入したhfe、縦軸:個数)
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リーク電流:150uA~600uA
対テスタ測定hfe比率:54~75%

まとめ

これでちゃんと測定できてるのかな。hfeには温度にもコレクタ電流にも依存するので、測定結果は測定時の条件でのみ有効です。もっと正確にやろうと思ったら使用時の動作点で測定しなきゃです。

とりあえずリーク電流を考慮した上での測定はこんな感じでできるってことで今回はここまで。

トランジスタの基本についてはこんな本が参考になります。