何でこうなるの？ － トランジスタのｈＦＥが異常に小さくなる －

２０１７／０８／０２（日曜日）　曇り


前々から気になっていたことだけど、発振回路の実験をすると使っていたトランジスタの
ｈＦＥ（直流電流増幅率）が“２”とか”４”とかの異常に小さな値になってしまうことが
ある。　　
でも、（そのトランジスタも含めて）発振回路は正常に動作しているように見える。
何でなんだろう？

ことの起こりは昨年の１０月頃から始めた１２０ＭＨｚ受信用超再生受信機工作でのことだった。
超再生受信機工作はなかなかうまくいかず、あれこれ試行錯誤を繰り返していた。
使用したトランジスタは超高周波用？のｆＴ（利得帯域幅積）が６.５ＧＨｚというものだった。
オイらは「トランジスタは熱に弱い」ということに気を使っている。
それで、工作中トランジスタを取り外すことがあったら必ずｈＦＥを測定して正常か否かを確認している。
（現在ではあまり気にしなくても良いみたいだ。　昔はゲルマニュームを原料にして構造的にも
　熱に弱いものだったが現在はほとんどのトランジスタがシリコンを原料にして構造も熱に強く
　なっているらしい。）

超再生受信回路の発振がうまく起きないのでトランジスタを調べてみた。
すると何と通常は１５０以上あるｈＦＥが“１８”に低下しているではないか。
何か過大入力か過熱させて不良にしてしまったと判断して廃棄して新しいトランジスタと交換していた。

ところがこれがかなり頻繁に起こるのだ。
トランジスタの在庫が無くなり、追加注文をするほどだった。

しかし試行錯誤を繰り返すうちに超再生受信機は何とか完成して、この問題はうやむやにしていた。

そして今回のアップコンバータ、ダウンコンバータの工作で再びこの現象にぶつかり、多分“２”とか
“４”とかの異常に低いｈＦＥ値は偽数値（？）ではないか・・・と考えた。

まだ使用していないトランジスタ（２ＳＣ３３５５）のｈＦＥ。　１５６もある。
規格表では最小５０、標準１２０、最大３００と書いてある。



実験中に取り外したトランジスタ。



取り外したトランジスタを測定したｈＦＥ。　たった４しかない。



実際にはこの“数値”ではなくもっと大きな数値で正常に発振動作をしているのではないか？
と思い、“原始的な方法”でｈＦＥを測ってみた。


測定回路はこんなもの。　
トランジスタのベース電流とそれに対応するコレクタ電流を測定してその比率（ｈＦＥ）を測定してみる。



測定の様子。　電源はすべて乾電池を使用した。





コレクタ電流が１ｍＡのとき、ベース電流は６２．１μＡだ。



コレクタ電流が１０.１ｍＡのときベース電流は２３０.１μＡになっている。



コレクタ電流とベース電流の比がｈＦＥ（直流電流増幅率）であるから、おおよそ４０ぐらいだ。




規格表の値とは大きく異なるが、少なくても“４”ではないことは確かだろう。



再度トランジスタを半田付けしてテストしてみた。


ＨＤＳＤＲ（ソフトウェアの名前）で発振スペクトラムを確認してみると、１１００ＭＨｚで発振している。




何で使用前では１５０と表示された値が実験中には“４”何ていう値になるんだろうか？

半田付けの熱を加えたり、発振エネルギが大きくて過大な帰還電圧が加わったのかな？
トランジスタの接合面とか結晶構造とかが変化（劣化）してしまったのかな？

それでも１１００ＭＨｚ（１．１ＧＨｚ）もの高周波で発振するのはなんでだろう？
発振するからには増幅作用はしているっていうことだろうか？
発振は増幅度が低くても大丈夫なのかな？
（ＣＲ発振回路では増幅度は３倍以上あれば良いとか？）

まぁ、オイらぼんくら頭ではいくら考えたって解りっこない。
いろいろ実験して面白ければそれでいいじゃないか・・・・・・（納得・・・）