1.NPN・トランジスタ・アレイとは？

1.1 NPNとは？

トランジスタにはNPN型とPNP型が有ります。

NPN型トランジスタの代表的な物が2SC1815で、PNP型トランジスタの代表的な物が2SA1015です。

イメージとしてNPN型はマイコン出力HighでトランジスタがONし(LowはOFF)、PNP型はマイコン出力LowでトランジスタがON(HighはOFF)します。

1.2 トランジスタとは？

トランジスタは電流を増幅する部品です。

ベース(図1のＢ)に入った電流を①式で表されるhFE(hybrid forward emitter)倍に増幅された電流がコレクタ(図1のＣ)からエミッタ(図1のＥ)間に流れます。

直流電流増幅率(hFE)＝コレクタ電流(Ic)　÷　ベース電流(IB)・・・①式

交流電流増幅率(hfe)＝コレクタ電流(⊿ic)　÷　ベース電流(⊿ib)・・・②式

図1：NPNトランジスタ模式図

1.3 アレイとは？

アレイとは、配列(する)、整列(させる)、大群などの意味を持つ英単語です。

同種のものが整然と並んでいる様を表す事から、図2端子図の様に「STA412A」は同じトランジスタが4つ並んでいる事からトランジスタアレイと呼ばれます。

図2：STA412Aの外観(左上)、寸法(右)、端子図(左下)

※SIP10Pin:SIP(Single Inline Package)パッケージの片側一列に足を10本出したもの

1.4 STA412Aの使い方

図2端子図より、2,3ピンと4,5ピンと6,7ピンと8,9ピンはそれぞれ独立したトランジスタです。

4つのトランジスタのGNDは共通なので1,10ピンをGNDに接続します。

また+側に接続した負荷(今回はLED)の－側を3,5,7,9ピンに接続します。

最後に2,4,6,8ピンにArduino等の制御信号を入力しますが、そのまま繋ぐとLEDはほぼ光らないので、図3の様に電流制限抵抗を入れる必要が有ります。

電流制限抵抗の値は以下の式で求める事が出来ます。

○電流制限抵抗の算出方法

図2中の電流制限抵抗を選択する際にはSTA412AとArduinoUNOの仕様書より、

V：Arduino出力がベースに与える電圧(Highで5V)

VBE：ベースエミッタ間飽和電圧(1V)※STA412AのSDS「IC-VBE温度特性」より

Ic：コレクタ電流(3A)

hFE：直流電流増幅率(300)

電流制限抵抗(Ω) ＝ ( V － VBE ) ÷ ( Ic ÷ hFE ) = 400Ω

と計算できましたが、取りあえず手持ちの1kΩにしておきました。

図3：電流制限抵抗の入れる場所

2. プログラム

ArduinoUNOからSTA412Aを介してLEDを点滅するプログラムは下記の通りです。回路を接続する前にプログラムを書き込んでおきます。

プログラムの内容としては、1秒周期で13番ピンがHIGH・LOWを繰り返します。

void setup() {            //一回だけ実行する
  pinMode(13, OUTPUT);    //LEDを接続した13番ピンを出力用に設定する
}
void loop() {             //{}内を無限ループで実行する
  digitalWrite(13, HIGH); //LEDが接続された13番ピンをHIGH(5V)にする
  delay(1000);            //1秒LEDを点灯した状態で止める
  digitalWrite(13, LOW);  //LEDが接続された13番ピンをLOW(0V)にする
  delay(1000);            //1秒LEDを消灯した状態で止める
}