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トランジスタとはどんな部品?

トランジスタの端子

このページでは,トランジスタの動作について簡単に説明します.

まずはトランジスタの外見と,端子の名前です. トランジスタには色々な形があるのですが,小さなカマボコのようなタイプを出しておきます. 代表的な形のひとつです. トランジスタは3本足の部品で,それぞれの足に エミッタ(Emitter)コレクタ(Collector)ベース(Base)という名前が付いてます (左から順に「エクボ」と覚えるんだ・・・というのはよく聞く話で,大抵はこの順になってます。 違う場合もありますが・・・).

ここで例に出しているのは「バイポーラ・トランジスタ」というトランジスタです. トランジスタという部品には動作原理で大きく2種類に分けられ, 「バイポーラ・トランジスタ」と「電界効果トランジスタ(FET)」とがあります. 単に“トランジスタ”と言えばバイポーラ・トランジスタを指すことが多いです.

バイポーラ・トランジスタの回路図は上のような感じになってます. トランジスタには「極性」みたいなものがあります.プラスとマイナスの向きで分類すると, 「NPN型トランジスタ」「PNP型トランジスタ」に分けられます. これはトランジスタの“中身”から名づけられているのですが,その話は後々に...

これ以降は主に「NPNトランジスタ」(= NPN型のバイポーラ・トランジスタ)を使って解説を進めます. NPNトランジスタの方が直観的に分かりやすいので.

トランジスタの動作

では,「トランジスタというのはどんな動作をする部品なのか?」という話です. 小難しい話は後で山ほど出てくるので,ここではトランジスタの機能がおおよそイメージできる程度の話にとどめます.

まずはプッシュスイッチをイメージしてください.おなじみの部品だと思います. プッシュスイッチには2つの端子があります. 指でスイッチを押すと,その2端子間に電流が流れます.

トランジスタもだいたい同じような動きをします. スイッチに付いてる2端子は,トランジスタでいうと「コレクタ」と「エミッタ」に相当します. スイッチでは電流のON・OFFをコントロールするのが「指」ですが, トランジスタでは「コレクタ−エミッタ間の電流を電気でコントロールする」ことができます. このコントロール用の端子が「ベース」ということになってます.

「コレクタ - エミッタ間の電流をベースに流す電流でコントロール(制御)できる」 というのがトランジスタの機能の説明になってます。 ただし,スイッチと比べるとトランジスタの方がちょっとスゴイです. スイッチは単純に電流のON・OFFしかできませんが,トランジスタはもうちょっと色々できます.




さて,次に思い浮かべるのは「可変抵抗」(いわゆるボリューム)です. ツマミを回すと抵抗値を変えられるというアレです.
さきほどのスイッチはONとOFFしかできません. これを言いかえると,スイッチの抵抗値は「ゼロ」(導通状態)と「無限大」(絶縁状態)の2種類しかないということになります. これに対して可変抵抗は「抵抗値をなめらかに変化させる」ことができる部品だと言えます.

ここでも,やはり可変抵抗の回路図とトランジスタの回路図を並べて書いてみます. ここまでの文脈でお気づきかもしれませんが,トランジスタは「スイッチ」というより「可変抵抗」に近い物です. すなわち,トランジスタは単なる「ON・OFF」ではなく,ベース電流の大小に合わせて「なめらかに」 電流を変化させることができる物なのです.

ざっくりと言ってしまえば,トランジスタはベース電流で抵抗値を変化させる可変抵抗です.
トランジスタ(transistor)といういう名前の由来は“trans-resistor”だとか, “transfer of a signal through a varistor”とか言われてます。 trans-resistorの“resistor”は「抵抗」という意味ですし, transfer of a signal through a varistorの“varistor”ってのは「バリスタ」,一種の可変抵抗みたいな物です. いずれにしても,「可変抵抗」的なニュアンスを含んでいます.


しかし,ここまでの話だけでは別に「トランジスタってスゲー!」という気分にならないと思います (僕は実際にトランジスタを使った工作をした時にスゴいな!と思ったので, 実際にモノを作ってみないとその感動は伝わらないかもしれません・・・). とりあえず,次ページではトランジスタのどこら辺がスゴいのか,その辺の話を掘り下げます.




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