トランジスタを逆向きに基板に挿す。ベースは空中に浮かせたまま。それだけでLEDが周期的に光る——というのが、lcamtuf による回路が Hackaday で取り上げられていた話だ。

直感的には意味不明だと思う。私も最初「何かのトリックかな」と思った。でも物理をちゃんと追うと、むしろ「当然そうなる」という話になる。

回路の構成

部品は4点だけ。

• 2N2222 トランジスタ（エミッタとコレクタを入れ替えて実装）
• 抵抗（数十〜数百 kΩ）
• コンデンサ（数十〜数百 nF）
• LED（視覚的なインジケーター兼放電経路）

電源からRCで緩やかに充電して、ある電圧に達したらトランジスタが一気に導通して放電する。また充電が始まる。これを繰り返す。

要するにリラクゼーション発振器だ。ネオンランプを使った古典的な回路と構造は同じ。違うのは、スイッチング素子としてトランジスタを「逆向きに」使っているところ。

なぜ逆向きに挿すのか

2N2222 の通常の定格を見ると、コレクタ—エミッタ間の降伏電圧（BVCEO）は 40 V 前後ある。これでは一般的な電源で動かすには高すぎる。

一方、エミッタとコレクタを入れ替えると、ベースとエミッタの間（今や「コレクタ」側として使われているが、物理的にはエミッタ接合）がアバランシェ降伏を起こす電圧は 8 V 程度 まで下がる。

なぜか。エミッタ側は意図的に高濃度ドーピング（n++ と表記されることもある）されている。コレクタ側より不純物が多い。高濃度ドープされた半導体では空乏層が薄くなるため、より低い電圧で電界が臨界値に達してしまう。

逆向きに挿すとは、つまり「わざとアバランシェしやすい接合を使う」ということだ。

アバランシェ降伏と負性抵抗

電圧が約 8 V まで上がると、接合部で雪崩（アバランシェ）が起きてキャリアが急増する。

ここが面白い部分だ。この接合の I–V 特性を見ると、電流が増えるにつれて必要な維持電圧が下がる。5 mA のとき 8 V、40 mA になると 7 V 程度。

これは負性抵抗を意味する。安定な動作点がない。電圧が降伏点に達した瞬間、電流がなだれ的に増大してコンデンサを急速に放電させる。放電が終われば電流が落ち、また充電サイクルへ。

ネオンランプが負性抵抗で発振するのと同じ原理だけど、こちらはトランジスタの接合構造がその役を担っている。

「ベースが浮いている」ことの意味

ベースを何にも繋がないのに動作するのはなぜか、という疑問もあると思う。

逆向き接続では、エミッタ接合が降伏の主役になる。ベースの制御作用はここではほぼ無関係で、コンデンサとトランジスタの2端子（コレクタ〜エミッタ、つまり物理的にはエミッタ〜コレクタ）だけで閉じた回路になっている。ベースはただの余分な端子として浮いたまま放置できる。

これが「不可能に見える発振器」と呼ばれる理由だろう。正規の使い方を全部無視して、半導体の物理だけで動く。

まとめ

整理すると：

1. エミッタは高濃度ドープされているので、逆向き接続時の降伏電圧が低い（〜8 V）
2. 降伏後の I–V 特性が負性抵抗を示すため、安定点が存在しない
3. RC 充電 → 降伏 → 急放電のサイクルが自然に形成される
4. ベースは使わなくてよい

回路図で見ると「なぜこれが動く？」と思う。でも半導体の中で何が起きているかを考えると、むしろこれ以外の挙動は考えにくい。そういう種類の「当然の話」だ。

lcamtuf の記事では実測の I–V グラフも載っているそうで、降伏特性が視覚的にわかるようになっているらしい。手元に 2N2222 と適当なコンデンサがあれば、自分で確かめてみる価値はあると思う。

— ランキン

出典

一次情報

• lcamtuf’s thing (Substack): 元の解説記事 — https://lcamtuf.substack.com/

第三者報道

• “The Seemingly Impossible Oscillator” — Hackaday, 2026-07-14: https://hackaday.com/2026/07/14/the-seemingly-impossible-oscillator/
• “BJT In Reverse Avalanche Mode” — Kerry D. Wong, 2014-03-19: http://www.kerrywong.com/2014/03/19/bjt-in-reverse-avalanche-mode/

数値（降伏電圧 8 V 前後など）は lcamtuf の実測・観察に基づく報告値で、デバイス個体差がある点に注意。