０７ バイポーラトランジスタ

（２）静特性と動特性

電子デバイス工学

トランジスタの性能指標 エミッタ効率 γF

ベース輸送効率 αT

Hole Flow

Electron Flow

Base Transport Efficiency

Collector Efficiency

RecombinationE C

B

Emitter Efficiency

エミッタ効率： 「なるべく正孔電流は流れて欲しくない」の程度 ベース輸送効率：「なるべくベース内で再結合して欲しくない」の程度

こうした指標が，エミッタ，ベース，コレクタを構成する半導体 の物性や構造とどのような関係にあるかを数式で明確化する． どんな素材を使うか，どんな構造にするか，の指針が得られる．

トランジスタの設計指針 エミッタ効率 γF

ベース輸送効率 αT

ベース不純物は少なく（アクセプタを少なく） エミッタ不純物は多く（ドナーを多く）

ベース厚みはなるべく薄く ベース中の電子の拡散長がなるべく長くなるように

エミッタ効率に関係する指針

ベース輸送効率に関係する指針

Hole Flow

Electron Flow

Base Transport Efficiency

Collector Efficiency

RecombinationE C

B

Emitter Efficiency

本日の講義目的： この結論に至る道筋を 数式を使ってたどる

式がいっぱいなので， まずは結論から….

数式によるトランジスタ動作解釈 のための準備

２．半導体中を流れるキャリアの輸送（ドリフト＋拡散）

１．空乏層端からの少数キャリアの注入

３．半導体中のキャリアの再結合（寿命，拡散長）

バイアスＶが印加されたとき，空乏層から注入される 少数キャリアの密度は，熱平衡の時と比べてどれくらいか？

電界が印加されている空乏層から出たキャリアは， 電界がほとんど無いバルク部分でどのように輸送されるか

輸送されている最中に少数キャリアはどれくらいの 割合で再結合して無くなっていくか？

注入

輸送

消滅

これら三つが，デバイス動作特性を決めている主要なプロセス

まずは，pn接合における小数キャリアの振るまい を理解しておく必要がある．

ECp

EFp

EVp

q(VD-V)

qV

ECn

EFn

EVn

InjectionTransport~Diffusion

Recombination

ECp-EFn

Injection

Transport~Diffusion

Recombination

少数キャリアの注入

pn接合の数式による復習

小数キャリアの注入（１／２）

−−=

kTVVqnn )(exp)0( D

n0p

−−

−−=

kTVVq

kTEENn )(expexp)0( DFnCn

Cp

−−×

−−−=

kTEE

kTEqVE

Nn

CnCp

FpCnCp

exp

)(exp)0(

−−=

kTEENn FnCn

C0n exp

実効状態密度を用いたn形側の熱平衡状態の電子密度（第０３回参照）

CnCpD )( EEVVq −=−

FpFn EEqV −=

バンド図からわかるエネルギー準位の関係 ECp

EFp

EVp

q(VD-V)

qV

ECp-EFn ECn

EFn

EVn

x = 0

x

)0(pn

=

−−=

−+−−−=

kTqVn

kTqV

kTEE

N

kTEEEqVE

Nn

exp

expexp

)()(exp)0(

p0

FpCpC

CnCpFpCnCp

−−=

kTEE

Nn FpCpC0p exp

実効状態密度を用いたp形側の熱平衡状態の電子密度（第０３回参照）

ECp

EFp

EVp

q(VD-V)

qV

ECp-EFn ECn

EFn

EVn

x = 0

x )0(pn

=

kTqVnn exp)0( p0p

pn接合にVなるバイアス電圧が印加 されると，p形側へは，空乏層端から 以下の少数キャリアが注入される．

p形側の熱平衡状態の密度のexp(qV/kT)倍のキャリアが注入される．

小数キャリアの注入（２／２）

少数キャリアの輸送

pn接合の数式による復習

ドリフト

ドリフト：駆動力＝電界

EqnqJ eee µ=Φ−=

Ev ee µ−= Ev hh µ+=

EqpqJ hhh µ=Φ=

E

－ ＋

正孔電流

電子電流

Ve

Vh

Ennv eee µ−==Φ Eppv hhh µ==Φ

速度

フラックス

電流

フラックス 単位面積あたり 単位時間あたり に断面を通過する 粒子の個数

移動度 μ

拡散

拡散：駆動力＝密度勾配

xnqDqJ∂∂

=Φ−= eee

xnD∂∂

−=Φ eexpD∂∂

−=Φ hh

xpqDqJ∂∂

−=Φ= hhh

nまたはp

dn/dx または dp/dx

移動の向き

拡散係数 D

電流

電流 ＝ （電荷量）×（電荷の流れ）

xnDEn∂∂

−−=Φ eee µxpDEp∂∂

−=Φ hhh µ

xnqDEqnJ∂∂

+= eee µ

電荷の流れ ドリフト 拡散 ドリフト 拡散

電流

xpqDEqpJ∂∂

−= hhh µ

x(-q) 電子の電荷 = -q x(+q) 正孔の電荷 = +q

電界の無いとき

xnqDJ∂∂

= ee xpqDJ∂∂

−= hh

少数キャリアの消滅

pn接合の数式による復習

再結合 寿命 τ

e

0

τnn

tn −

−=∂∂

h

0

τpp

tp −

−=∂∂

n0, p0 熱平衡状態の電子・正孔の密度 n, p 注入などで熱平衡からずれたときの電子・正孔の密度

熱平衡

再結

合

τ 熱平衡

n=n0+Δn n0

p0

dn/dt 非平衡

再結合（詳細説明１／３）

G R

生成(G: Generation) 駆動力＝外部からの励起 （温度や光）

再結合(R: Recombination) 駆動力＝再結合相手の密度

G=const.

R∝pn

pnGRGtn γ−=−=∂∂

生成と再結合による物質の密度変化の基本式は，

nnn ∆+= 0 ppp ∆+= 0

)(

))((

0000

00

nppnnpnpG

nnppGtn

∆∆+∆+∆+−=

∆+∆+−=∂∂

γ

γ

と書くことにすると，

0000 =−=−=

∂∂ npGRG

tn γ

熱平衡からのずれがあまり大きくない p 形半導体中の小数キャリアの場合

「p 形半導体中」ということ n0 << p0

「熱平衡からずれてない」ということ Δp，Δn << n0, p0

再結合（詳細説明２／３）

npnpnppnnpnp ∆+≈∆∆+∆+∆+ 0000000

熱平衡状態のn0, p0に関しては， であるから，

npnpGtn

∆−−=∂∂

000 γγよって，

e

0

e0 ττ

γ nnnnptn −

−=∆

−=∆−=∂∂

0e

1pγ

τ ≡

再結合（詳細説明３／３）

e

0

τnn

tn −

−=∂∂

−−=−

e010 exp)()(

τtnnnn

ｔ τ

(n1-n0) (n-n0)

少数キャリア連続の式 少数キャリアの空乏層の外での密度分布

少数キャリアの空乏層の外での電流

pn接合の数式による復習

少数キャリア連続の式（１／２）

xnn

tn

∂Φ∂

−−

−=∂∂ e

e

0

τ xpp

tp h

∂Φ∂

−−

−=∂∂

h

0

τ

Φ(x+dx) Φ(x)

x+dx x

（単位時間当たりの増量）= （単位時間当たりに流れ込んだ数）－（単位時間当たりに流れ出た数）

dn/dt = - { Φ(x+dx) – Φ(x) } / dx = - dΦ/dx

x

マイナス符号を忘れずに dn/dtが正（増える）場合は， Φ(x+dx) < Φ(x) のハズですよね．

入る 出る

溜まる

少数キャリア連続の式（２／２）

xnn

tn

∂Φ∂

−−

−=∂∂ e

e

0

τ xpp

tp

∂Φ∂

−−

−=∂∂ h

h

0

τ

xJ

qnn

tn

∂∂

+−

−=∂∂ e

e

0 1τ x

Jqp

pptp

∂∂

−−

−=∂∂ h

h

0 1

フラックス表示

電流密度表示（＋－の符号の変化に注意）

∂∂

+∂∂

+−

−=∂∂

xnDEn

xnn

tn

eee

0 µτ

全部書き下すと，

∂∂

−∂∂

−−

−=∂∂

xpDEp

xpp

tp

hhh

0 µτ

pn接合の空乏層の外における 少数キャリア連続の式（１／２）

∂∂

+∂∂

+−

−=∂∂

xn

DEnx

nnt

n peep

e

0ppp µτ

空乏層外では電界がゼロ（E=0）．定常状態では密度変化無し（dn/dt = 0）. よって，

0e

0pp2p

2

e =−

−∂∂

τnn

xn

D

01ee

0pp

eep2

2

=+−∂∂

Dn

nD

nx ττ

二階線形微分方程式

012e

0pp2

ep2

2

=+−∂∂

Ln

nL

nx eee LD =τ 拡散長

要するにこれを解けば，キャリアの密度分布が出る

少数キャリアの 密度分布

pn接合の数式による復習

0pee

p expexp nLxB

LxAn +

−+

=

x = ∞ にてnp = np0 であるから（別の言い方：p形側で注入の影響のない遠方では，少数キャリア（電子）の密度は，熱平衡状態のそれ（ np0 ）になるから）

p形半導体中の少数キャリア（電子） の密度分布（１／２）

0=A

0pe

p exp nLxBn +

−=

よって，

解釈 注入口から遠くなるに従って指数関数的に減少する． 注入された密度の1/e（＋np0があるので「おおよそ」）になる距離がLe． 十分遠方では，熱平衡状態の少数キャリア密度np0になっている

EC

EF

EV

q(VD-V)

np0

np(x)

xLe

exp( - x / Le )np(0)

先ほどの二階線形微分方程式の解

p形の中の電子の場合

x = 0 にて注入される電子の密度は，

0pp )0( nBn +=

−

=−= 1exp)0( 0p0pp kTqVnnnB

0pe

0pp exp1exp nLx

kTqVnn +

−

−

=

よって，

=

kTqVnn exp)0( p0p

（少数キャリアの注入の項参照）

−−=

kTVVqnn )(exp)0( D

n0p

※

※ と書くこともできるが，この場合，ｎ形半導体の情報（nn0）が別途必要となってしまうので，全てｐ形半導体の情報だけで完結させるために上記のnp(0)の標記を採用した．

n形の中の正孔の場合も同様

p形半導体中の少数キャリア（電子） の密度分布（２／２）

n p

np

pn

electronsin p-type

holesin n-type

np0

pn0

n p

nppn

electronsin p-type

holesin n-type

np0

pn0

Forward bias Reverse bias

0pe

0pp exp1exp nLx

kTqVnn +

−

−

= 0n

h0nn exp1exp p

Lx

kTqVpp +

−

−

=

0pe

0pp expexp nLx

kTqVnn +

−

=

0nh

0nn expexp pLx

kTqVpp +

−

=

+V>>1 -V>>1

−−=

e0pp exp1

Lxnn

−−=

h0nn exp1

Lxpp

11exp −≈

−

kTqV

≈

−

kTqV

kTqV exp1exp順バイアス 逆バイアス

p形半導体中の電子密度分布 n形半導体中の正孔密度分布

x軸の取り方に注意

少数キャリアによる 電流分布

pn接合の数式による復習

p形半導体中の少数キャリア（電子） による電流

xnqDJ∂∂

= ee

0pe

0pp exp1exp nLx

kTqVnn +

−

−

=

電流を表す式

少数キャリアの 密度分布

空乏層外なのでE=0

−

−

−=

ee

p0ee exp1exp

Lx

kTqV

LnqD

J

ｘ軸の取り方が となっている．

np0

np(x)

xLe

exp( - x / Le )np(0)

xnqDEqnJ∂∂

+= eee µ電界(E)が無いので， 拡散電流のみ

左向きが正だから，負号は右向きを意味する

p形半導体中の多数キャリア（正孔） による電流

−

−

−=

ee

p0ee exp1exp

Lx

kTqV

LnqD

Jｐ形半導体中の電子電流

上記の電子電流の担い手である電子が再結合すると，それを補うための正孔が補給される正孔の流れとなる正孔電流

「電流連続」の法則により，半導体中のどの断面をとっても，全電流は同じ．

「x=0」のときのJ=Je+Jhと同じ電流が「x=任意」において流れる．

全電流J(x) = Je(x)+Jh(x)は一定

正孔電流 Jh(x)

空乏層内は再結合無し 電子・正孔の増減無し 電流の増減無し

x=0

電子電流 Je(x)

正孔電流 Jh(x)

電子電流 Je(x)

JからJeを引いてやれば，正孔電流となる．

n形半導体中では，少数キャリアが正孔，多数キャリアが電子になる以外は，同様．

空乏層を通過する電子電流と正孔電流

空乏層の左端（ｐ形側）：電子が注入されている

−

−

=

ee

p0ee exp1exp)(

Lx

kTqV

LnqD

xJ

−

= 1exp)0(

e

p0ee kT

qVL

nqDJ

電子電流（pn（右向き）の電流を正とする）

空乏層の右端（ｎ形側）：正孔が注入されている

−

= 1exp)0(

h

n0hh kT

qVL

pqDJ

（電子の場合と全く同じ論理なので，導出は省略）

ECp

EFp

EVp

q(VD-V)

qV

ECp-EFn ECn

EFn

EVn

電子の流れ

正孔の流れ

＋ 全電流 電子電流

正孔電流

空乏層を通過する全電流

−

= 1exp

e

p0ee kT

qVL

nqDJ

−

= 1exp

h

n0hh kT

qVL

pqDJ

−

+=+= 1exp

h

n0h

e

p0ehe kT

qVL

pqDL

nqDJJJ

h

n0h

e

p0e0 L

pqDL

nqDJ +=

−

= 1exp0 kTqVJJ

全電流J(x) = Je(x)+Jh(x)は一定

正孔電流 Jh(x)

電子電流 Je(x)

正孔電流 Jh(x)

電子電流 Je(x)

Je Jh

順方向バイアスのときの 電子電流と正孔電流

−

−

=

ee

p0ee exp1exp

Lx

kTqV

LnqD

J

−

−

=

hh

n0hh exp1exp

Lx

kTqV

LpqDJ

≈

−

kTqV

kTqV exp1exp順バイアス

−

=

ee

p0ee expexp

Lx

kTqV

LnqD

J

eh JJJ −=

p形半導体中

n形半導体中

−

=

hh

n0hh expexp

Lx

kTqV

LpqDJ

he JJJ −=x軸の向きに注意！

電流の向きは，どちらも右向きを正とする

Jh in p

np0

Forward bias

Je in p

Je in n

Jh in n

J=Jh+Je

逆方向バイアスのときの 電子電流と正孔電流

11exp −≈

−

kTqV逆バイアス

−

−

=

ee

p0ee exp1exp

Lx

kTqV

LnqD

J

−

−

=

hh

n0hh exp1exp

Lx

kTqV

LpqDJ

−−=

ee

p0ee exp

Lx

LnqD

J

eh JJJ −=

p形半導体中

n形半導体中

he JJJ −=

−−=

hh

n0hh exp

Lx

LpqDJ

x軸の向きに注意！

電流の向きは，どちらも右向きを正とする

右向きを正 として「負」 だから， このときは 電流は 左向きに 流れる

Reverse bias

Je in n

Jh in n

Jh in p

Je in p

J=Jh+Je

h

n0h

e

p0e0 L

pqDL

nqDJ +=

−

+=

kTqV

LpqD

LnqDJ D

h

p0h

e

n0e0 exp

Dn0 Nn ≈ Ap0 Np ≈

−

+=

kTqV

LNqD

LNqDJ D

h

Ah

e

De0 exp

J0を不純物濃度で表す

EC

EF

EV

拡散電位VD

熱平衡状態時のp形中の電子の密度 np0

= n形中でECよりもVDだけ上にいる電子の密度

−=

kTqVnn D

n0p0 exp

熱平衡状態時のn形中の正孔の密度 pn0

= p形中でEVよりもVDだけ下にいる正孔の密度

−=

kTqVpp D

p0n0 exp

であるから， 普通の温度であれば，多数キャリア密度は不純物密度に等しい

npn接合トランジスタの 数式による解析

0eB

0B2B

2

eB =−

−∂∂

τBnn

xnD

B0eBeB

B expexp)( nLxB

LxAxn +

−+

= eBeBeB LD =τ

ベースの中性領域（空乏層外）の少数キャリア（電子） が従う方程式は，

この一般解は，pn接合の場合と全く同じであり，

B0B )0( nBAn ++= B0eeB

B expexp)( nBL

WBLWAWn +

−+

=

[ ] ( )

−−−−=

eBeB0BB0BB sinh2exp)0()(

LW

LWnnnWnA

( ) [ ]

−−

−=

eB0BB

eB0BB sinh2)(exp)0(

LWnWn

LWnnB

nB(0)とnB(W)が境界条件として与えられれば，

の関係から，A, BをnB(0)とnB(W)を用いて表すことができる．

ベースの中性領域の 少数キャリア密度分布を求める

2)sinh(

xx eex−−

=ただし，

EF

EC

EV

qVEB

qVCB

ND

-NA

Depletion Depletion

0 Wx

JpE

-JeE

JRE

JRB -JeC

Emitter Base Collector

=

kTqVnn BE

B0B exp)0(

=

kTqVnWn BC

0BB exp)(

境界条件 np(0)とnp(W)

ＥＢ間のnp接合空乏層端，ＢＣ間のpn接合空乏層端の少数キャリア密度は， ＥＢ，ＢＣに印加された電圧を用いて以下のように書ける．

=

−−=

−+−−−=

kTqVn

kTqV

kTEE

N

kTEEEqVE

Nn

exp

expexp

)()(exp)0(

p0

FpCpC

CnCpFpCnCp

−−=

kTEE

Nn FpCpC0p exp

実効状態密度を用いたp形側の熱平衡状態の電子密度（第０３回参照）

ECp

EFp

EVp

q(VD-V)

qV

ECp-EFn ECn

EFn

EVn

x = 0

x)0(pn

=

kTqVnn exp)0( p0p

pn接合にVなるバイアス電圧が印加されると，p形側へは，空乏層端から以下の少数キャリアが注入される．

p形側の熱平衡状態の密度のexp(qV/kT)倍のキャリアが注入される．

小数キャリアの注入（２／２）

EF

EC

EV

qVEB

qVCB

ｎ形 ｐ形 ｎ形

順バイアス 逆バイアス

拡散IE

IC

nB(0) nB(W)

−

+

−

−

+=

eB

eBBC

eB

eBBE0BB

sinh

sinh1exp

sinh

sinh1exp1)(

LWLx

kTqV

LWL

xW

kTqVnxn

ベースの中性領域の 少数キャリア密度分布の式

x

nd

ep

leti

on

de

ple

tio

n

nE(x)

pE(x)

p0E exp(qVBE/kT)

NDE

n0B exp(qVBE/kT)

0 W

NDC

nC(x)

pC(x)

nB(x)n0B exp(qVBC/kT) ~ 0

−

−

−

−=

∂∂

==

1expcosh1expsinh

BC

eB

BE

eBeB

0BeB

0

BeBeE

kTqV

LW

kTqV

LWL

nqD

xnqDJ

x

−

−

−

−=

∂∂

==

1expcosh1expsinh

BC

eB

BE

eBeB

0BeB

BeBeC

kTqV

LW

kTqV

LWL

nqD

xnqDJ

Wx

ベースの中性領域の 少数キャリアによる電流

トランジスタの効率 エミッタ効率 γF

ベース輸送効率 αT

Hole Flow

Electron Flow

Base Transport Efficiency

Collector Efficiency

RecombinationE C

B

Emitter Efficiency

エミッタ効率 γF ベース輸送効率 αT

エミッタ効率： 「なるべく正孔電流は流れて欲しくない」の程度 ベース輸送効率：「なるべくベース内で再結合して欲しくない」の程度

エミッタ効率

理想的なトランジスタ ベース電流はほとんど流れない （ IB << IE & IC ）

必要事項： ベースからエミッタに注入される正孔電流が小さいこと

その程度を表す指標：

エミッタからベースに注入される電子電流

エミッタからベースに注入される全電流 エミッタ効率 γF ＝

エミッタ効率が１に近い： 全電流＝電子電流（正孔電流ほとんど無し）

0eE

hE0hEeE

eEF

BC

BC 1

1

=

= +=

+=

V

VIIII

Iγ

その程度を表す式：

+

=

eBhE0BeB

eB0EhEF

tanh1

1

LW

LnDLpD

γ

−

−

−

−= 1expcosh1exp

sinh

BC

eB

BBE

eB

BeB

p0BeBeE kT

qVLW

kTqV

LWL

nqDJ

−

−= 1exp BE

hE

0EhEhE kT

qVL

pqDJ

hE0BeB

0EhE

eBhE0BeB

eB0EhEF

1

1

1

1

LnWp

LLnDWLpD

µµ

γ+

=+

≈

一般的なトランジスタの場合，W<<LeBとなっているので， tanh(W/LeB) ≒ W/LeBと近似できる．

エミッタ効率を表す式

x

n

de

ple

tio

n

de

ple

tio

n

nE(x)

pE(x)

p0E exp(qVBE/kT)

NDE

n0B exp(qVBE/kT)

0 W

NDC

nC(x)

pC(x)

nB(x)n0B exp(qVBC/kT) ~ 0

hE0BeB

0EhEF

1

1

LnWp

µµ

γ+

=

エミッタ効率を高めるには？

hE0BeB

0EhE

LnWp

µµ

の値をなるべく小さくしたい

hE0BeB

0EhE

LnWp

µµ

DE

2i

0E

2i

0E Nn

nnp ≈=

AB

2i

0B

2i

0B Nn

pnn ==

in 真性キャリア密度

DEN エミッタのドナー密度

ABN ベースのアクセプタ密度

NDEを大きく，NABを小さくすればよい

ベース不純物は少なく（アクセプタを少なく） エミッタ不純物は多く（ドナーを多く）

ベース輸送効率

理想的なトランジスタ ベースに注入された少数キャリアが100%コレクタに到達

必要事項： ベースでの再結合が少ないこと

その程度を表す指標：

コレクタ側への到達電子電流

エミッタ側からの注入電子電流 ベース輸送効率 αT ＝

ベース輸送効率が１に近い，ということの意味 エミッタからの注入電子ほぼ全てコレクタに到達（再結合ほとんど無し）

0eE

eCT

BC=

=VI

Iα

その程度を表す式：

==

=

eB

0eE

eCT

cosh

1

BC

LWJ

J

V

α

( ) +++=+

=−

!44

!21

2cosh

2 xxeexxx

( )( ) ( )

2/1

2/1

/cosh1 2

eB

12eB

eB

LWLWLW

−≈

+≈

−

( )2

/12

eBT

LW−≈α

ベース輸送効率を表す式

−=

kTqV

LWL

nqDJ BE

eBeB

0BeBeE exp

tanh

−=

kTqV

LWL

nqDJ BE

eBeB

0BeBeC exp

sinh

VBC=0のとき

一般的なトランジスタの場合， W<<LeBとなっているので， cosh(W/LeB) ≒ 1+(W/LeB)2

と近似できる．

ベース輸送効率を高めるには？

( )2

/12

eBT

LW−≈α

の値をなるべく小さくしたい

Wを小さく，Leを大きく

ベース厚みはなるべく薄く ベース中の電子の拡散長がなるべく長くなるように

eBLW

ベース不純物は少なく（アクセプタを少なく） エミッタ不純物は多く（ドナーを多く）

ベース厚みはなるべく薄く ベース中の電子の拡散長は長く

エミッタ効率に関係する指針

ベース輸送効率に関係する指針

Hole Flow

Electron Flow

Base Transport Efficiency

Collector Efficiency

RecombinationE C

B

Emitter Efficiency

( )2

/12

eBT

LW−≈α

hE0BeB

0EhEF

1

1

LnWp

µµ

γ+

=

まとめ

トランジスタの 応答速度

ベース走行時間 少数キャリアの蓄積

ベース走行時間

eB

2

t 2DW

=τ 2eB

tt 2

1WDf ==

πτ

より高周波領域まで増幅できるようにするには

ベース領域を薄くする

WBeBB

eBeBnqD

xnqDJ −=∂∂

=

−=

Wxnn 1B0B

x

n

de

ple

tio

n

de

ple

tio

n

nE(x)

pE(x)

p0E exp(qVBE/kT)

NDE

n0B exp(qVBE/kT)

0 W

NDC

nC(x)

pC(x)

nB(x)n0B exp(qVBC/kT) ~ 0

><>=><<= eBB0

eBBeB 2vnqvnqJ

ベース電流を平均電子密度<n>と平均速度<v>で表すと

2B0

Bnn >=<

平均速度<v>は，

W2 eB

eBDv >=<

この速度でWを通過する時間は，

eB

2

eB 2WDv

Wt =

><=τ

VCC

RL

VBE

RL/VCC

IBIB=0

IB

RL/VCCRL

VCE VCE=0

VBE VBE=0

VCE=VCC

RL RL/VCC=0

ON OFF

トランジスタのスイッチング動作

VBE

IB

VCE

IC

VCC00 VBE1

IB1

Load CurveVCE = VCC - RLIC

IB = IB1

IB = 0

VCC/RL

IBが十分に大きいと，VCE~0, IC~VCC/RL ON IB=0のとき， VCE~VCC, IC~0 OFF

トランジスタのスイッチングの遅れ

t

Vin

t

IB

t

IC

t

Vout

VCC

Vt

tI

p型に注入された少数キャリア（電子）が消滅し，静特性のときの密度になるまでには多少時間が必要

(a) 順バイアス中(b) 逆バイアス印加直後(c) 境界での少数キャリア密度が熱平衡値になったとき(d) 境界での少数キャリア密度の減少に従って、(c)から

(d)へと空乏層に印加されている電圧が逆方向になり，印加された電圧に近づくために，電流が減少する．

R

v(t) i(t)

数百ps

Diffusion

Recombination Recombination

Diffusion

np0 np0 np0 np0

e-x/L

t < t1 t1 < t < t2 t = t2 t2 < t

np np np np

p-type n-type p-type n-type p-type n-type p-type n-type

x x x x

x

小数キャリアの蓄積効果

ダイオードの時と同様

ベースに注入されていた少数キャリアが亡くなるまでに，時間が掛かる

入力電圧が変わっても，すぐに出力電圧が変わらない．

ベースにおける 小数キャリアの 残留による