バイポーラトランジスタの互換性
前のページでは、バイポーラトランジスタ2SC1815を使ってLEDの明るさを変える回路を動作をさせるための抵抗値を計算で求めましたが、このような小電流では、2SC1815でなくてもいいはずで、低電力増幅用トランジスタであれば同じように使うことができますので、ここでは、何種類かの、手持ちのNPNのトランジスタの互換性について見てみます。
トランジスタは何を使うといいのか
前のページで使用したのは、写真左の2SC1815でしたが、手持ちの電力増幅用のNPNのバイポーラトランジスタで、2N2222、2N3904、2SC945・・・などがあります。写真は、ブレッドボード用に足を曲げている状態です。
PRこれらのトランジスタは、下のような Amazonでのセット購入品 
（amazonのページへ） で、1つあたり5円以下と非常に安く、よく似たセットが数多く販売されていますので、色々な実験がしたい方はチェックされるといいでしょう。（もちろん、メーカー名もはっきりしませんが、使うには問題ありませんし、私のセットを簡易のチェッカーを使って調べても、まったく不良品はありませんでした）
以下のようなトランジスタがセットになっていて、600個入で2000円以下でした。
以下の表は、このセットのトランジスタについて、WEBからダウンロードしたデータシートから、いくつかの特性数字を比較したものです。
このHPでよく使う2SC1815とその他のものを比べると、仕様が似通っているというより、他のほうが優れている感じです。 そして、高周波用のS9018以外は、NPNかPNPを区別して、コレクタ電流値や増幅率が違いに気をつければ、低周波電力増幅用であれば、どれに変えても使えそうです。
これらが2SC1815と同じように使えるのかどうかは、データシートを見て確認します。
データシートで確認します
WEBには、品番ごとの一般的なデータシートが公開されています。 使う場合はそれを確認するようにすれば安心です。
PR英語表記が多いのですが、東芝の2SC1815の日本語版と英語版の抜粋を並べていますので参考にしてください。
特性比較
いろいろなトランジスタの主要な特性値を下の表にしてみました。
引用したデータシートのメーカー名を書いていますが、私の持っている上のトランジスタが、このメーカー製かどうかはわかりませんし、さらに、WEBで公開されている色々なメーカーのデータシートを比べてみても、微妙に数値が違っているものもあるのですが、最大定格で使わなければ、5Vの電源を使って、コレクタ電流の許容値を超えない使い方であれば、小さな違いは問題にしなくていいでしょう。
PRこの表では、2SC1815 との違いをわかりやすくするために、特徴的な部分を色付けしています。
これをみると、型番が違えば、何らかの特性が違うのは当然ですが、このHPで使うような低電圧低電流の小さい電力増幅用のような用途では、どれを使ってもそんなに変わリませんが、1・2・3 と書いた3本の足の違いがあるのに注意ください。
3本の足が対応している E：エミッタ・B：ベース・C：コレクタ の位置が型番によって異なっていますので、接続する場合はデータシートを見て、確認しなければなりません。
時間があれば、実験してみましょう
前のページでも使った回路でコレクタ電流とベース電流を測定してみます。
このの 220Ωや33ｋΩ については、前のページで求めた数字で、トランジスタの違いを見るためですので、少々の誤差は問題外ですので、このような回路を作ってみてください。そして、いくつかのトランジスタがあれば、トランジスタを付け替えて、それぞれ2箇所の電流値を測ります。
同じ部品や計器を使って、トランジスタ部分だけを変えるので、その結果が同じような値になれば、互換性があると考えていいでしょう。
もしも違っていれば？・・・ その時は、その時に考えて対応することになります。
ブレッドボードに回路を組みます
ごちゃごちゃしていますが、特に、トランジスタの型番で、3本の足の配列が異なっていることを常時気をつけておいてください。
2SC1815の例
これは東芝の2SC1815のデータシートの図ですが、どのデータシートも、このように裏側から見た図になっていますので、ブレッドボードにつけるときには、この足（ピン）の位置を間違わないように配線をしましょう。
PR私の手持ちの5種類について測定した例です
アバウトな実験ですが、上で使用した回路で、5つの型番について測定しました。
2SC1815 と、大電流が流せる2N2222、それとよく似ているけれど電流量が少ない仕様の2N3904、コレクタ損失の少ない2SC945、高周波用のS9018 を順番に取り替えて、テスターで2ヶ所の電流を測定しています。
その結果は次のようになりました。 増幅率は、負荷電流/ベース電流で計算したものです。
このように、若干の違いはありますが、このような小さな電力では、概ね、どれも同じような値になっています。
ここでは、電力増幅の単純な回路での例ですが、トランジスタの仕様が似通っているなら、どれでも使うことができる・・・と考えておいても問題なさそうです。
しかし・・・ ここで、もう少し確かめておく必要があります。
負荷が大きくなるとどうなるでしょうか？
今回は、LEDに流れる電流が13ｍA程度でしたが、前のページの最終で、2SC1815に約50ｍAを流した場合をみています。 実測して、コレクタ損失も全く問題なかったのですが、最大定格のコレクタ電流値が150ｍAになっています。
電流を流すと発熱して、流すことのできる電流も、コレクタ損失値も下がるので、余裕を考えて、最大定格コレクタ電流値の1/2ぐらいが上限だと考える必要があるのですが、少し大きな電流で利用するなら、2SC1815はもちろん、上表の仕様で、最大定格のコレクタ電流値の小さい、2SC945、S9018、S9014 などは使えなくなります。
すなわち、2SC1815では、150ｍAの電流を流せるはずですが、その1/2を超えた電流を使用する場合は、容量の大きいリレーを使ったり、電流量の大きいトランジスタをつかう必要が出てきます。
コレクタ電流が大きくなると、電流の作用で抵抗やトランジスタは発熱します。
発熱量は「（0.24ｘAｘVｘ秒）カロリー」で、単位時間で見るとそんなに大きいものではなさそうですが、熱が滞留したり、周囲温度が高いと発熱による影響が出ますので、トランジスタの場合は、（ここでは示していませんが） 手でさわれない温度（約50℃）以上にならないようにするのが無難です。
手で触れられないような温度では、許容コレクタ損失が常温の半分程度になっています。 データシートの数字は 25℃のものですから、余裕を見た使い方を、しないといけませんので注意しましょう。
トランジスタの内部温度が高くなりすぎると（2SC1815は125℃で）、トランジスタが破損します。
このようなことはデータシートに示されて数値についての見方や使い方をマスターするには時間がかかりますので、慣れないうちは、トランジスタのコレクタ電流とコレクタ損失は、最大特性値の半分以下になるように使う・・・と考えておいて、常に、電流を流している間は、回路を注視することや、手で触って熱くなっていないかを確認するのは大切なことです。
蛇足ですが、熱は非常に危険です。 トランジスタもそうですが、抵抗器のワット数と発熱にも気をつけておかないといけません。 例えば、5Vの電圧を100Ωの抵抗に流すと、50ｍAの電流が流れるのですが、こんな小さい電流のようでも、250ｍWという電力になります。 そうすると、1/8の抵抗器（1/8＝125ｍW）では、発熱で切れてしまうかもしれないですし、10分間使っていると、3.6kcalの発熱と計算されるので、断熱状態では、36ｍｌの水を沸騰させてしまうぐらいの熱が出ています。
ワット数の3倍の抵抗器を使いなさい（2倍という方もいますが）・・・と言われるように、抵抗器の大きさも、意識する癖をつけましょう。
以上、このページの結論は、このHPにあるような、小さな電力で使うトランジスタは、電力増幅用の低周波用であれば、NPN,PNPを確認して、コレクタ電流を見て選べば、品番にこだわらない・・・ということです。 次のページでは、ダーリントン結合をバイポーラトランジスタを使って紹介をすることにします。
→安価なトランジスタで高い増幅率を得るためのダーリントン結合の話
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