バイポーラＴｒを

電流制御素子、と言っている人が多いです。

違いますね!

真空管、ＦＥＴ，ＢＪＴ（バイポーラＴｒ）ともに電圧制御そしですね！

すべて、ドレイン、コレクタ電流はゲートーソース、ベースーエミッタ間の電圧により制御されます。Ｇｍによって。ゲート、ベース電流はついでに流れてしまっているだけであって、主要なパラメータではありませんね。

＞　大変失礼な言い方してしまいました。

叩かれなれ？過ぎているのか、
失礼な言い方とは思っていませんでしたので、気にしないでください。

＞　あなたのスレッドをすべて読みまして、いろいろなことわかりました。

こう言って下さる方がいらっしゃると、単純にうれしいです。
自分が、面白いと思って人に説明すると、あーそーみたいな
リアクションしきゃ返ってこなかったりする場合もありますので、
何を話すと面白いかというのは、難しいです。何かあったら、また投稿してみようかと思います。

＞ib,hfe,Vceを主要なパラメータとして設計なさっている方もいますので、どちらが正しいとは言えないということですね。

何をパラメーターとして使用して設計するかは、適材適所的なところが大いにあると思いますが、設計者の趣味も多分に存在するんでしょうね。
ただ、自分の経験からは、ib,hfeが頭に浮かぶときは、大抵悪いシミュレーション結果を見たときです。
ベース電流によるオフセット電圧の誤差、カレントミラーの電流誤差などなど。
今も、消費電流を絞りたいのに、ダイナミックな動作時にベース電流を供給しなければならないため、電流を絞りきれないもどかしさに悩まされています。

half field様へ

■　大変失礼な言い方してしまいました。

■
＞いい意味か悪い意味か（大抵の場合は、悪い意味でしょうが、、）
＞はわかりませんが、
＞自分が、間違った理解をしているとしたら、
＞修正するまたとないチャンスなので、もうすこし具体的に説明してもらえますか？

ぜんぜん悪い意味ではありません。

「偏った方」というのはまったく意味なしで、大失言です。

「こういう方もおいでになる」、「こういう実例もある」

程度のことを言いたかったのですが、なぜか「偏った」になってしまいました。

■　あなたのスレッドをすべて読みまして、いろいろなことわかりました。
「ｇｍの温度補正のため、Ｉｃを温度とともにあげていく・・・」
など、なるほどなー、と思いました。そのなかに、突然このスレッドで問題に
していることが出てきたので引用してしまったというわけです。

■私はどちらかといえば、half field様と同じ考えなのですが、ib,hfe,Vceを主要なパラメータとして
設計なさっている方もいますので、どちらが正しいとは言えないということですね。

aaaaaaさん、はじめまして、コメントを残した本人です。

いい意味か悪い意味か（大抵の場合は、悪い意味でしょうが、、）はわかりませんが、
自分が、間違った理解をしているとしたら、修正するまたとないチャンスなので、もうすこし具体的に説明してもらえますか？

ちなみに、ちょっと乗り遅れてしまいましたが、バイポーラ、MOSトランジスタは本質的に電流によって制御される素子なのか？ということに関しては、SBT（しばた）さんの意見に根本的には賛成です。
ベース-エミッタ、ゲート-ソース間電圧を与えてあげれば、それに対応したコレクタ、ドレイン電流が流れるのは事実です。ただし、ベース-エミッタ、ゲート-ソース間抵抗が存在するのも事実です。
では、その抵抗に電流を流してあげることによって（ベース、ゲート電流）ベース-エミッタ、ゲート-ソース間電圧を発生させて、
それに対応するコレクタ、ドレイン電流を発生させると考えた場合、コレクタ、ドレイン電流は、電流で制御されているといえるでしょうか？きっと言える思います。

ただ、自分が設計しているときは、トランジスタを電圧制御電流源と考えることが多いです。

むしかえすわけではありませんが、

何気なく過去のスレッドをみていたら、

http://www.bbs-reedjp.com/ADI/index.php?bid=4&u=on&v=1280936127ugocJm

の回答１６で

『MOS,バイポーラどちらの場合でも、トランジスタは電圧制御電流源です（バイポーラは、電流制御電流源では？という声が聞こえてきそうですが、、、）。そのため、入力のトランジスタ（大抵は、差動対です）が、入力電圧を電流に変換します。電流に変化しているので、電圧利得を得るには、その電流を受ける負荷が必要です』

という書き込みがありました。

だから、どうというわけではないのですが・・・

こういうかたよった方も、まだいるのだと思いました。

コメントありがとうございます。

Ｃーー＞Ｉｃは早とちりで失礼しました。私がそう思いたいのでそうしてしまいました！！！

書き込み楽しみにしております。

柴田です

ご指摘のように gm = Ic/Vt でした。早くも馬脚を現してしまいましたね。私もhパラメータを使った説明は古い本に多いような印象を持っています。グレイ、メイヤーによるバイブル以降でしょうか？

「小信号等価回路を使った増幅回路設計は結局gmとCの関係を把握することですから」について、Cは容量の意味です。訂正はありません。

いろいろと楽しそうな話題がありますので、機会を見てこれからも投稿させていただこうと思います。よろしくお願いいたします。

私も大学での電子回路ではｈパラメータで習いました。
教科書はシリング、ビラブによるもので、たぶんアメリカ人です。
モトローラの新人教育用にも使われていると書いてありました。
だから、私もずっとＩｃはｈｆｅ・Ｉｂで制御することが当たり前になっていました。

しかし、他の本など見ると「ｇｍ」などというものが出てきます。その頃の私はＩｃはＩｂで制御するものとこていされていましたから、ｇｍなどは受け入れられませんでした。またその頃、私は回路などが大嫌いでした。また、通信などにもまったく興味がありませんでした。

会社で回路をやるようになってから、改めて本を買って読むと、すべてｇｍで説明されていました。それからこの方式のとりこになってしまいました。
そして、Ｉｂ・ｈｆｅ方式を排除していくようになっていきました。

ｓｂｔ様コメントありがとうございます。

柴田様でもあるわけですね、

専門家からのコメントは難しくて、何回も読ませていただきました。
さらに、読ませていただきます。

もう私、どちらが正当か、などということは言いません。

＞gm = Vt/Ic

という記述ありましたが、これは

ｇｍ＝Ｉｃ／Ｖｔ

が正しいですかね。Ｖｔ＝ｋＴ／ｑですね。
１／Ｖｔは常温で４０くらいになります。

また、
＞結局gmとCの関係

はｇｍとＩｃの関係が正しいと思います。

ありがとうございました。

sbtさん、こんにちは（こんばんは、ですね）。

書き込みありがとうございます。また筆者ご本人にご登場いただき、ありがとうございます。私もご書籍このスレッドに記載させていただきました。ただ今、読んでますよ！

それこそ、書き込まれているギルバートセルのあたりを読んでいます。歯がいたいのと、やることも多くて、なかなか進みが悪いんですけれども。

ともあれ、是非いろいろ書き込んでいただければと思います！期待しております！

柴田といいます。

最近はCMOSばかりでバイポーラトランジスタはしばらく触ってないのですが、楽しそうな話題なのでぜひ参加させてください。

バイポーラトランジスタは電流によって制御される素子か電圧によって制御される素子かという議論ですが、物理現象から考えるとどっちとは単純には言えないというように考えています。コレクタ電流のベース・エミッタ電圧に関する指数特性はフェルミ・ディラック分布から導かれるバイポーラトランジスタの基本則ですが、ベース電流とコレクタ電流の比はベース領域における再結合に関係しているので、温度などの要素が入ってきてきれいな関係にはなりません。

半導体素子を小信号等価回路でモデル化するときにｈパラメータ（コレクタ電流がベース電流で決まる）か、Sパラメータか、π形等価回路（コレクタ電流がベース・エミッタ電圧で決まる）かT型等価回路がよいのか、それとも指数の式をそのまま使うのがよいのかは、適用する回路や行いたい解析によって異なるといってよいのではないでしょうか（高周波屋さんはいつでもSパラメータ？）。Sパラメータによる設計は経験がないのですが、ｈパラメータもπ形もT型も相互に変換可能ですから、計算のやりやすさや見通しが異なるだけで、基本的には同じ答えを導くことができるはずです。

議論を小信号等価回路に限定するのであればまずはπ形等価回路を使ってみるというのが、IEEEの半導体回路設計に関する論文誌 Journal of Solid-State Circuits などからの印象です。回路シミュレータはガンメルプーンモデルを使って計算していますが、シミュレータの交流解析で使われるガンメルプーンの小信号モデルは単純にいえばπ形等価回路です。

ではなぜπ形等価回路が人気があるかと考えると、個々のバイポーラトランジスタ（2SCxxxとか2SDyyyとか）に依存しない形で基本的な小信号パラメータが導き出せるからでしょう。aaaaaaさんもおっしゃっていますが、π形等価回路でのgmはコレクタ電流から一意に gm = Vt/Ic で計算ができます。小信号等価回路を使った増幅回路設計は結局gmとCの関係を把握することですから、バイポーラトランジスタのバイアス電流を決めるとgmが決まるという関係をうまく使うと設計の見通しが非常によくなります。たとえば周波数帯域を2倍にしたいのであればコレクタ電流を2倍にする必要があることがすぐにわかるといった具合です。これはｈパラメータを使った設計にはない大きな利点です。

ながながと書いてしまいましたが、バイポーラトランジスタは本質的に電流によって制御される素子なのか電圧によって制御される素子なのかは答えの出ない議論です。ただし、電圧によって制御される素子と考えて（ベース電流は非理想的な要素と考えて）設計すると見通しがよくなるのは事実です。この考えを進めると個人的にはバイポーラトランジスタの奥義と考えているトランスリニア理論（これもバリー・ギルバートですね）に到達します。トランスリニアについては拙著「トランジスタの料理法」の第12章をご覧いただければと思います。

ishibashiya様へ

大変長いコメントいただきありがとうがざいました。
ご意見聞けて、満足しています。私には，喧嘩をしようなどという気持ちはありません。
不愉快な思いをさせてしまって、申し訳ありません。

ただ、
＞gmも大きな非直線性を持っており、
＞線形回路の設計には使いにくいパラメータだと思います。

ですが、特にオペアンプの初段においてはＩｃはある動作点で微小に動くだけですからそこでの微分値をｇｍとして用いるのです。これは常識です。
ｇｍはＩｃ／Ｖｂｅでなく、ｄＩｃ／ｄＶｂｅであることです。その微小範囲では線形ですね。ｈｆｅはバラツキが大きいですよね。１００～１０００とか。同じ型番のＴｒでも一個一個違います。それをどうやって設計に使うのか疑問です。
ここだけ、どうしても言わせてください。
すいません・・・

＞ひょっとしたら住んでいる惑星が違うのかもしれませんね．

まったく、そのとおり・・・


やま様へ

＞aaaaaさんの投稿を見て感じるのは少し世界が違うなと思います

最高のほめことばです！

＞「真実なるものはない、ただ解釈だけがある」

「善悪に彼岸」でしたかね。

「確信は一つの誤謬である」

というのもありますね。

「ツァラトゥストラ」に、

『友らよ、君たちはいうのだな、趣味と味覚は論争の外にあると、しかし生の一切は、趣味と味覚をめぐる争いなのだ』

というのがあります。これですね。

しかし――どうしても私はｇｍなんだよなー。下で引用した洋書ではすべてｇｍで設計しています。（ニーチェが好きなダッシュ（――）を使ってみました！
まだ、言っている・・・



Greenline様へ

いつもおとりなし、ご苦労様です。
了解しました

＞黒田　徹; 最新トランジスタ・アンプ設計法, 元々ラジオ技術社、ただいまエーアイ出版

は私の愛読書です。ラジオ技術誌で連載された彼の記事に魅せられました。すべてコピーして持っています。

だけど、このような論争私は好きです。たまにはいいのでは？
「赤信号みんなでわたれば・・・」はよくない。
日本人は喧嘩と論争を混同している。

でも、しかし、うーん・・・ｇｍだと思うだがなーー

gmとib(hfe)についての議論がありますが、同じ事象を右から見るか、左から見るか、それらの違いではないかと私も思います。

ネットでも「BIP TRでもgmを議論せずにhfeだけで説明するのはおかしい、gmで説明しているのは黒田本くらいだ！」という書き込みも見かけますし、

柴田　肇; トランジスタの料理法, CQ出版
黒田　徹; 最新トランジスタ・アンプ設計法, 元々ラジオ技術社、ただいまエーアイ出版
同じく、「基礎トランジスタ・アンプ設計法」

でもhfeとgmをからめて説明しています。

いずれにしても、私がこの書き込みで申し上げたいことは、このコミュニティの趣旨でもある、「アナログ技術に関して相互の意見を交わしましょう」という点から、単に技術論を相互に語っているわけですので、相互に配慮しつつ冷静な議論（書き込み）をしていただければとお願いしたいことです。

aaaaaさんの投稿を見て感じるのは少し世界が違うなと思います。私はどちらかというとaaaaaさんに近いです。（笑）

aaaaaさんの引用にニーチェの世界が垣間見られます。ニーチェの言葉に、「真実なるものはない、ただ解釈だけがある」というものがありますが、これは真理であると思います。
解釈はその時々の事実や時代によって変わります。

自分が設計した回路も、そこに使う部品が変わっていくことで、過去は正しかった回路が現在は誤った回路に変わることもあります。

この件も『解釈の違いの範疇』であり、穏やかに考えるべきと思います。

やまさんのコメント「aaaaaさんは　｢電流で制御する素子｣と勘違いされ、トランジスタも電圧で制御する素子であることを、強調したかったのかなと思います。」は、やまさんも「トランジスタも電圧で制御する素子である」と思っておられるということでしょうか？まさかそんなことはないと思います．aaaaaさんはトランジスタ回路をhfeではなく、gmをよすがに理解されているようですが、本当にその思想で回路を設計されたことがお有りですか？やってやれないことはないでしょうが、無駄な努力のような気もします．　添付の資料は東芝の2SC1815のデータシートの抜粋ですが、hfeは至る所に出てきますが、相互コンダクタンスgmは一回もも出てきません．これは、おおかたの設計者がhfeを設計の重要パラメータと認識しているということを意味しているとお思いになりませんか？aaaaaさんは新しいトランジスタを使うたびにメーカに「gmのデータはどうなっているのか？」と質問されるのですか？添付資料3のhパラメータ-Icのカーブを見てください．この中にhieというパラメータがあります．hieは出力短絡・入力インピーダンスですから、hie=dVbe/dIbです．hfe=dIc/dIb、gm=dIc/dVbeですからgm=hfe/hieということになります．hfeはIcの変化に対してほとんど変化していませんが、hieはIcの増加に伴い急激に小さくなっており、極めて非直線的なパラメータであることがわかります．従って、gmも大きな非直線性を持っており、線形回路の設計には使いにくいパラメータだと思います．
ご質問の
「相互コンダクタンスｇｍはｇｍ＝ｄic/dVbeとなっています」については、式としては正しいので、式を間違いと断じたのは私の間違いです．失礼しました．
********
私は。昔いくつかのアナログ回路設計をしらべましたが、Ｉｂとかβ（ｈｆｅ）を主要なパラメータにしている例をみたことがありません。
********
ひょっとしたら住んでいる惑星が違うのかもしれませんね．

やま様へ
コメントありがとうございます。
まったくそのとおりでした。私は長年勘違いしていました。
ただ、ときどき、真空管は電圧制御素子、Ｔｒは電流制御素子である、なんて記述みかけますよね！


ishibashiya様へ
お忙しいところコメントありがとうございました。
早速調べてみました。やっぱりまちがっていました！！！！

■■　グローブのものはみつかりませんでしたので
Ｓ・Ｍ・ＳＺＥ｛半導体デバイス」産業図書で
確認いたしました。Ｐ１１９、１２０によれば

ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
Iｅ=a11＊(EXP(q＊Veb／ｋＴ）－１）＋a12

Iｃ=a21＊(EXP(q＊Veb／ｋＴ）－１）＋ａ22

Ib=(a11-a21)＊(EXP(q＊Veb／ｋＴ）－１）+( a12-a22)

ここで、ｑは電子の電荷、a11～a22は寸法、拡散定数、ドナー・アクセプタ濃度などにより決まる変数ですね。温度Ｔによっても大きく変化します。温度Ｔの関数ですかね。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
ＩｂはＶｅｂの結果として流れてしまうものですね。


Ｐ１３７によれば、
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
相互コンダクタンスｇｍは

ｇｍ＝ｄic/dVbe

となっています。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
あなたの前のコメントで「違う」と書いてありましたが、どこがちがうのですか？


■■　また、
「超ＬＳＩのための アナログ集積回路設計技術――上、下」

原題
「Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Analog Integrated Ｃｉｒｃｕｉｔｓ」

Ｐ・Ｒ・グレイ／Ｒ・Ｇメイヤー、永田監訳、培風館、１９９０年頃の出版。

でも確認いたしましたが、同様でした。

■■そこで、あなたの初めのコメント
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
バイポーラトランジスタのコレクタ電流はベース電流とコレクタ電圧によって制御されています．そもそもトランジスタの主要パラメータであるhfeのhがハイブリッドモデル4端子モデルのパラメータを表すということ、更には何故バイポーラトランジスタがハイブリッドモデルで表現されるかを知ればこのような暴論は生まれないでしょうに
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
と整合しないとおもうのですが・・・
回路的に理解すると仰いますが、やはり半導体素子としての理解が基礎となるのではないでしょうか？
私は。昔いくつかのアナログ回路設計をしらべましたが、Ｉｂとかβ（ｈｆｅ）を主要なパラメータにしている例をみたことがありません。いずれもオペアンプ回路ですので高周波になるとべつなのですかね？

■■　それと、あなたの資料拡大するとぼけて見えないのですが、もっと見やすいのいただければ勉強させていただけるのですが・・・すいません

これがわたにはわからない。ショックレイののバイポーラTr理論では、確かコレクタ電流Icは、ベースーエミッタ電圧Vbeの関数として
　　　Ic=I0（EXP(Vbe/kT)－１）
となっていたと思います（ちょっと間違えているかも？不安）。（アンドリュー・グローブの著書）
********
もう一度確認してみてください．上の式はIb(or Ie)=I0（EXP(Vbe/kT)－１）ではなかったですか？
********
ここに、ベース電流はでてこない！バイポーラTrをつくり、その理論も完成させたショックレイのIcに関する式に、ベース電流Ibは出てこない。
********
もし、そうとしたらそれは彼が回路屋さんじゃなかったからでしょう．、
*********
この式をVbeで微分したものがGmですね！⇒違います
常温では
　　　　　　　Gm=４０Ic
だったけな？
******
添付の資料はTransistor Circuit Analysis(Maurice V. Joyce & Kenneth K. Clarke)の抜粋です．ご参考までに．

｢電流制御素子とは、電流を制御する素子｣として、この講座では明記されています。

http://www.bbs-reedjp.com/ADI/index.php?bid=4&u=on&v=1303157127WCCZNR

なお、｢FETは入力電圧で、ソースドレイン間の電流を制御する素子｣として明記されています。

aaaaaさんは　｢電流で制御する素子｣と勘違いされ、トランジスタも電圧で制御する素子であることを、強調したかったのかなと思います。

ishibashiya様へ

貴重なご意見ありがとう。感動しています。
私の意見もきいてください。

＞博識のコメンテータの皆さんがこの暴論を放置
＞されている理由がわかりません．

まったくそのとおりです。

＞電流制御素子というのは「電流を」制御する
＞という意味で、「電流で」制御していると
＞いう意味ではありません．

確かに！　そう言われれば、そうかもしれない。

＞バイポーラトランジスタのコレクタ電流は
＞ベース電流とコレクタ電圧によって制御され
＞ています．

これがわたにはわからない。ショックレイののバイポーラTr理論では、確かコレクタ電流Icは、ベースーエミッタ電圧Vbeの関数として

　　　Ic=I0（EXP(Vbe/kT)－１）

となっていたと思います（ちょっと間違えているかも？不安）。（アンドリュー・グローブの著書）
ここに、ベース電流はでてこない！バイポーラTrをつくり、その理論も完成させたショックレイのIcに関する式に、ベース電流Ibは出てこない。ベース電流は別に、Vbeの関数として計算されます。この比がβとなります。
この式をVbeで微分したものがGmですね！
常温では
　　　　　　　Gm=４０Ic
だったけな？



＞Ｇｍによって。ゲート、ベース電流は
＞ついでに流れてしまっているだけであって、
＞主要なパラメータではありませんね。

ishibshiya様、上の私のコメントはまちがいです。ごめんなさい。というより、Gmによってのあとに（。）があるので、これは前の文章にかかっているのです。

『GmによってIcは決まるのであって、ゲート、ベース電流はついでに流れてしまっているだけであって、主要なパラ＞メータではありませんね』

と書くのが正しかったですね。すいません。

＞Gmは相互コンダクタンス(Gmのmはmutualのm）
＞であって、素子の入力電圧・電流特性を表すも
＞のではありません．従って、Gmによってゲート
＞電流、ベース電流が「ついでに」流れてしまっ
＞ているなどというのは、とんでもない言いがか
＞りです．

はそのとおりです。すいません。GmでIbが決まると言う文面にみえてしまっていました。
ご指摘、感謝いたします。

博識のコメンテータの皆さんがこの暴論を放置されている理由がわかりません．
************
バイポーラＴｒを電流制御素子、と言っている人が多いです。
違いますね!真空管、ＦＥＴ，ＢＪＴ（バイポーラＴｒ）ともに電圧制御そしですね！
*************
意味の取り違いです．電流制御素子というのは「電流を」制御するという意味で、「電流で」制御しているという意味ではありません．一部の書籍には方言的に後者の言い方をしているそうですが、常識的には間違いです．
**************
すべて、ドレイン、コレクタ電流はゲートーソース、ベースーエミッタ間の電圧により制御されます。
**************
バイポーラトランジスタのコレクタ電流はベース電流とコレクタ電圧によって制御されています．そもそもトランジスタの主要パラメータであるhfeのhがハイブリッドモデル4端子モデルのパラメータを表すということ、更には何故バイポーラトランジスタがハイブリッドモデルで表現されるかを知ればこのような暴論は生まれないでしょうに．
***************
Ｇｍによって。ゲート、ベース電流はついでに流れてしまっているだけであって、主要なパラメータではありませんね。
***************
Gmは相互コンダクタンス(Gmのmはmutualのm）であって、素子の入力電圧・電流特性を表すものではありません．従って、Gmによってゲート電流、ベース電流が「ついでに」流れてしまっているなどというのは、とんでもない言いがかりです．
特殊な素子を除けば電圧制御素子と呼べる素子は3極管ぐらいのもので、残りは電流制御素子です．