楽しく遊ぶための初心者にもわかる電子工作のヒント

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、このような動作は、2SC1815でなくても、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。

ここでは、何種類かの、手持ちのNPNのトランジスタを使って互換性について見てみます。

実験したNPNトランジスタ

NPNトランジスタ

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)

amazonで購入したとトランジスタ詰め合わせ

以下のようなトランジスタがセットになって 600個で2000円以下でした。

このHPでよく使う2SC1815を基準にみると、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に見えますので、NPNかPNPを区別して、コレクタ電流値を見てみると、どれでも充分に使えそうです。いくつかの仕様を抜粋してみました。

トランジスタの特性比較表

ここでは、これらが2SC1815と同じように使えるのかどうかを確かめてみます。

データシートで確認します

WEBで品番ごとの一般的なデータシートが公開されていますので、使う場合はそれを確認しましょう。上の表は、それらから抜粋した数字です。

主に「最大定格」と「電気的特性」を見ることになりますが、データシートは英語で書かれているものが多いのですが、これだけは、徐々に慣れて覚えるしかないでしょう。

PR


東芝の2SC1815の日本語版と英語版の抜粋を並べていますが、日英の表現については、なんとなくわかりますね。

2SC1815の定格等

2SC1815はNPNトランジスタですので、同じNPNであれば、このHPで扱っている、直流電力(電流)増幅をするためだけのものなので、「最大定格」に注意すれば、難しいことは考えなくても多くのものが互換して使えると思って良さそうです。

互換のための特性比較

上の表も特性比較表ですが、いろいろなトランジスタの特性値を比較できるように表にしてみました。

ここでは、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ります。

その程度は電子工作の範囲では全く問題ないのですが、それが気になる方は、私が購入したようなセット品の購入は避けたほうがいいでしょう。 私自身は気になりませんし、不良品もなく、十分使えています。



下の表は、真ん中付近にある 2SC1815 と「何が違うのか・・・」ということ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。

NPNトランジスタの比較表

型番が違うと、それぞれの特徴は違うのは当然ですが、電源電圧が低くて、流すコレクタ電流も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らないだろう・・・と思います。

注意しないといけないのは、1・2・3 と書いた3本の足の違いです。

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。

確認用の回路

今回は、下の回路でコレクタ電流とベース電流を測定して比較しました。

トランジスタの動作確認用回路

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、特に実測はしていません。

上右のように回路を組み、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作ります

実験の様子

ごちゃごちゃしていますが、皆さんは、もっとシンプルに配線・配置をしてくださいね。

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の外観 東芝資料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るようですから、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

5種類について測定しました

上表の前から5つの型番について測定しました。

2SC1815を基準にして、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 です。

測定では、順番にトランジスタを取り替えて、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。

各トランジスタの測定値

このように、若干の違いはありますが、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・・・

100mAの負荷の場合は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、例えば、100mA程度の電流をながすとどうなるでしょうか。

これは、データシートなどから類推できます。

前のページで、コレクタ電流が大きくなると、コレクタ-エミッタ電圧が低いと大きな電流が流せないというデータシートのグラフがありましたし、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。

そして、モーターを回す場合などでは、コレクタ損失に示されるワット数を超えないようにしなければなりません。(電力W=電流Ix電圧V)

2SC1815のコレクタ損失は400mWですから、3Vx130mAでモーターをつかうと「熱の問題がヤバい・・・」ということになりそうです。

このような場合は、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といいのですが、コレクタ電流が大きくなると特に、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「(0.24xIxVx秒)カロリー」なので、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。

特に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るので、もちろん、十分な性能は保証されていません。

そして、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。

また、トランジスタだけではなく、使用する抵抗値にもワット数があります。 特にコレクタ電流から求めた計算値の3倍を考えてワット数の大きい抵抗器をつけること・・・を基本にして考えておくのが良いとされています。(2倍という方もいますが、安全に越したことはありません)

次のページでは、その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

→ INDEX(目次)のページへ


PR

   Page Top▲
(来歴)R2.2記事作成   R2.8様式変更2カラムに   最終R4.8に見直し
PR

「やのまん」では、ジグソーパズル以外のいろいろなパズル・ゲームも販売しており、無料会員登録で、3000以上送料無料、20%OFFの特典が・・・。

電子工作記事

関連する最初の記事にリンクしています。

目次(INDEX)のページ

最小限必要事項のおさらい(4記事)
  記事中で使うもの
  簡単な計算
  電源について
  準備

LEDで遊んでみよう(5記事)
  LEDの基礎
  ArduinoのLEDモジュール
  7セグメントLED
  バータイプLED
  ローソクIC

DCモーターを使ってみよう(4記事)
  小型DCモーター
  DCモーター用のドライバー

バイポーラトランジスタ(3記事)
  基本の回路
  互換性
  ダーリントン接続

電界効果トランジスタFET(1記事)
  J-FET
  MOS-FET

発振(3記事)
  ブロッキング発振
  PUTを利用した発振
  弛張発振
  水晶発振器
  マルチバイブレータ

電子工作に使うパーツ類(10記事)
  CdSセル
  スイッチの基礎
  メカニカルリレー
  その他のスイッチ
  リレーを使った自己保持回路
  ホールIC
  磁気抵抗素子
  メロディーIC
  サーミスタと温度センサIC
  光を利用する発光受光素子

オペアンプ(5記事)
  単電源と両電源
  コンパレータ
  増幅回路
  発振回路

タイマーIC 555(2記事)
  タイマー回路
  発振回路 

ECM用ミニアンプ試作(1記事)

デジタルIC(3記事)
  10進カウンタIC
  シフトレジスタIC
  ボルテージデタクタ
  システムリセットIC
  バイナリカウンターIC

★応用のページのINDEX(目次)

★関連記事のINDEX(目次)


PR

その他の記事

熱処理の基本を学ぼう
焼入れ
金鋸を使って作ったナイフを自宅のガスコンロを利用して実際に熱処理をしながら、熱処理作業や熱処理用語について説明しています。


PR