注釈

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2.15 トランジスタの2種類：NPNとPNP

このレッスンでは、 S8050（NPN） と S8550（PNP） という2種類のトランジスタを紹介します。トランジスタは、電子スイッチとしてよく使用され、これらのトランジスタを使って、ボタン入力に基づいてLEDを制御する方法を学びます。

NPN（S8050）：このタイプのトランジスタは、 ベース に高い信号が入力されると、 コレクタ から エミッタ に電流が流れることを許可します。
PNP（S8550）：PNPトランジスタでは、 ベース に低い信号が入力されると、 エミッタ から コレクタ に電流が流れます。

両方のトランジスタは似たような目的で使用されますが、信号制御の仕方が逆になります。これらのトランジスタを使って、ボタン入力に基づいてLEDを制御する方法を見ていきましょう。

トランジスタ

必要なコンポーネント

このプロジェクトに必要なコンポーネントは以下の通りです。

セットで購入すると便利です。こちらのリンクから購入できます：

名前	このキットに含まれているアイテム	購入リンク
Pico 2 Wスターターキット	450+	Pico 2 W Kit

以下のリンクから個別に購入することもできます。

番号	コンポーネント紹介	数量	購入リンク
1	Pico 2 Wの概要	1
2	マイクロUSBケーブル	1
3	ブレッドボード	1	買う
4	ジャンパーワイヤー	数本	買う
5	抵抗器	3（220Ω、1KΩ、10KΩ）	買う
6	LED	1	買う
7	ボタン	1	買う
8	トランジスタ	1（S8050/S8550）	買う

NPN（S8050）トランジスタの接続方法

sch_s8050

この回路では、ボタンを押すことで 高い信号 がGP14ピンに送られます。GP15が高い信号を出力すると、NPNトランジスタが導通し、LEDを通して電流が流れ、LEDが点灯します。

wiring_s8050

PNP（S8550）トランジスタの配線方法

sch_s8550

PNPトランジスタ回路では、ボタンが押されるとGP14に低い信号が送られ、押されると高い信号に変わります。GP15が**低い信号**を出力すると、PNPトランジスタが導通し、電流が流れ、LEDが点灯します。

wiring_s8550

コードの記述

注釈

2.15_transistor.ino ファイルは pico-2w-kit-main/arduino/2.15_transistor パスにあります。
あるいは、このコードを Arduino IDE にコピーしてください。
アップロード ボタンをクリックする前に、ボード（Raspberry Pi Pico）と適切なポートを選択することを忘れないでください。

// ピンの定義
const int buttonPin = 14;  // ボタンが接続されたGP14
const int transistorPin = 15;  // トランジスタのベースが接続されたGP15

int buttonState = 0;  // ボタンの状態を保持する変数

void setup() {
  pinMode(buttonPin, INPUT);
  pinMode(transistorPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // ボタンの状態を読み取る
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // トランジスタを制御する
  digitalWrite(transistorPin, buttonState);

  delay(10);  // デバウンスのための小さな遅延
}

結果

NPNトランジスタ（S8050）の場合：

ボタンを押すと、LEDが点灯します。ボタンを放すと、LEDが消灯します。
PNPトランジスタ（S8550）の場合：

ボタンを押すと、LEDが消灯します。ボタンを放すと、LEDが点灯します。

コードの理解

ボタンの状態を読み取る：

ボタンの現在の状態を読み取ります。
```
buttonState = digitalRead(buttonPin);
```
トランジスタを制御する：
- NPNトランジスタの場合：ボタンが押されていると（ buttonState がHIGH）、トランジスタがオンになり、電流が流れてLEDが点灯します。
- PNPトランジスタの場合：ボタンが押されていると（ buttonState がHIGH）、トランジスタがオフになり、ボタンが押されていないときにトランジスタがオンになります。
```
digitalWrite(transistorPin, buttonState);
```

さらに探求してみよう

より大きな負荷を制御する：

トランジスタを使って、Picoが直接提供できる以上の電流を必要とするデバイス（モーターやリレーなど）を制御します。
トランジスタを増幅器として使用する：

トランジスタがどのように信号を増幅できるかを探ります。
ダーリントンペアを使って実験する：

2つのトランジスタを使用して、より高い電流利得を得るダーリントンペアを作ります。

結論

このレッスンでは、NPNおよびPNPトランジスタを使用して、Raspberry Pi Picoとボタンを使ってLEDを制御する方法を学びました。NPNとPNPトランジスタの違いを理解することは、スイッチングや増幅を必要とする回路設計において重要です。