トランジスタというものの使い方を調べてみる（「2N2222 – 331」 と書いてある）直流スイッチ用途

2020年5月10日2020年5月13日電子工作/プログラムhFE,スイッチ,トランジスタ,使い方

今回は、トランジスタというものを使ってみたいンゴねぇ

物理スイッチの代わりに、ESP32からスイッチを操作してやろうという目論見。

ESP32がピンから出せる電流はそれほど多くないらしく、あまり沢山出すとマイコンの動作電圧を下回ってしまうとか何とか？

そんなわけでマイコンの出力をソースとしない方法を確認しておく為に、トランジスタを使ってみようと思います。

使う予定のトランジスタはこれ

パーツセットに入っていた、「2N2222」と書いてあるトランジスタ。

ほら、トランジスタって怖いじゃない？

燃えたりするんでしょ？　的なイメージがあるので、ちょっと調べてから使いたいと思いまして。

しかしGoogle先生に訪ねてみるも、なんか足の配置が違ってたり性能表記が違ってたり。

なんかTO-39型やらTO-18型の資料が出てきたりしてよく判らないのですが、、

よく知らないけど、、普通のトランジスタってのはECB順ではないの・・・？

というわけでたどり着いたのが、多分 TO-92型の2N2222、この資料のものに近いと思うます。

Diotec Semiconductor – PN2222A / 2N2222A

足の配置を間違うと壊しそうですのでテスターを当ててみましたところ、真ん中がプラス（＋）の時のみ導通があったので、恐らく真ん中がベースの模様。

Webで調べている最中にたまに見かけたEBCの並びなのかな、、、

よくわかんないす

そこでふとテスターを見てみましたら、h_FE（増幅率？）を計る穴があるじゃまいか

足の並びも多分EBCかなー？と当たりをつけてザクっと突っ込んでみたら308とか出ました。

そして真逆に挿してみましたら、20とか。

多分EBCであってるんじゃまいかと。

、、、逆に挿しちゃイケナイんだとは思いますが、、、

すると上記のデータシートで大体あってると思うので、ちょっと読んでみると

コレクタ－ベース間の耐圧（V_CBO）が75V
コレクタ－エミッタ間の耐圧（V_CEO）が40V
エミッターベース間の耐圧（V_EBO）が6V
コレクタが流せる電流（I_C）が600mAくらいと。

それから遮断電流というものが？

ベース接地：コレクタ遮断電流（I_CBO）
60V の条件下で最大 10nA

とりあえずこのトランジスタはベース接地で使用すると、最大で10nAほど漏れ出る電流があるみたい。

エミッタ接地がどうなるかは書いてない。

、、、、

これをどうするとかよく判らないし、なんかそんな大きな電流でもなさそうなので、、

放置！

恐らくですが、スイッチに使う分にはスルーしても良さそう？

なんか増幅したり入力に使う場合にはちゃんと計算しないといけない様な、そんな気がするます。

さて、トランジスタはベースに流した電流の増幅率（h_FE）倍だけコレクターエミッタ間で流せるという代物らしいのですが

実際、ベースにはどのくらい電流を流せばいいのさ

という疑問が沸くわけですが、、

データシートを見ても、なんだか判らないンゴ

DC curent gain（h_FE）の箇所を見ても、ベースと関係なくね？的な。

と、またもや無駄にGoogle先生に聞いて回るも、ちっともわかるません。

そんな折にふと思ったのが、テスターはどうやってh_FEを出してるんだルンバ？という事。

TDX-200のマニュアルを見ても、Google先生に聞いてもそのものズバリは見つからず

ただ一般的な安価なテスターは、ベースにテスト電圧3Vくらい、テスト電流10uAくらいを流し、コレクタを流れる電流を測定して算出しているらしい。

と、いう事は。

ESP32からの出力でスイッチする場合、3.3Vで電流チョビットと想定していますので

このテスターのh_FE計測は当てになる！　って事に。

この手元のトランジスタは308倍してくれちゃうんスね。

カッコイイっスね

さて、ではトランジスタを使ってLチカする場合、コレクタに流す予定の電流量は20mA以下になる訳ですから、ざっくりh_FEは300として計算すると

20mA / 300 = 0.0666666…mA（66.666666…uA）

という感じで、大体60～70uAほどベースに流せばLチカ用スイッチとしては足りる、と。

勿論、ある程度まで行ったら多分上限に引っかかると思うのですが、その上限はデータシートのI_C（Collector Current）になるのかな。

大電流を扱うトランジスタの場合には何か違ってくる気がしますが、小電流であればこれでいい気がしてきますた。

さてじゃベースに流すIBは大体70uAとして、ESP32のIOポートとベースの間に噛ます抵抗を計算します。

しかしここで忘れてはいけないものが。

ベース（ベースーエミッタ間）に電流を流すには、V_BEsat（ベース飽和電圧）が必要なんですな。

データシートでは最小で0.6V、最大で2Vほど必要だとか。

というわけで一般的な0.7Vとすると計算式は、、

(3.3V – 0.7V) / 70uA = 37kΩ

という感じになるのかな

温度やら電流量で幅が出そうですので、実際にはもっと余裕を持たせて10kΩ～20kΩくらいあれば良いんじゃないかと思います。

スイッチ用途であまりギリギリを狙って電流が足りなくなってもつまらないですからね；

ここまで来れば、トランジスタの使い方が何となく判った気がします。

しかしまぁ

、、、テスター無い人はどうするンバ？

データシートではh_FEの表記に幅があり過ぎてよくわかりませんね、、

偉い人にデータシートから読み取れる方法があったら教えてほしいンゴ；