Ch.4 바이폴라 접합 트랜지스터 (BJT)

트랜지스터의 구조

기본적인 트랜지스터의 동작 BE 접합 순방향 바이어스 공핍층 폭 좁아짐 BC 접합 역방향 바이어스 공핍층 폭 넓어짐

기본적인 트랜지스터의 동작 E 영역(N)에서 B로 쉽게 확산 (전자, e) 확산된 전자는 일부만이 Base에서 재결합  Base 전류 확산된 전자의 대부분은 BC 영역 (역방향)의 (+)단자로 이동  Collector 전류

기본적인 트랜지스터의 동작 BJT 전류 IE = IC + IB

트랜지스터 특성과 파라미터 DC DC 직류 베타 (DC)와 직류 알파 (DC) DC와 DC의 관계 Ex.4-1 컬렉터 전류와 베이스 전류의 비 (전류이득) 20 ~200 DC 컬렉터 전류와 이미터 전류의 비 0.95 ~ 0.99 < 1 DC와 DC의 관계 IE = IC + IB  IE/IC = 1 + IB/IC  1/DC = 1 + 1/DC =(1 + DC)/DC Q. IB =50A, IC =3.65mA, DC , IE? A. Ex.4-1 IE = IC + IB =3.65mA+ 50A=3.70mA

트랜지스터 특성과 파라미터 직류 전압 해석 VBE  0.7V : pn 접합 IB = (VBB - VBE)/RB 전류 : IE, IC, IB 전압 : VBE, VCB, VCE 바이어스: VBB, VCC VBE  0.7V : pn 접합 IB = (VBB - VBE)/RB VCE = VCC - IC RC = VCC – (DCIB)RC VCB = VCE – VBE IE  IC ( IE = IC/DC)

트랜지스터 특성과 파라미터 A. Ex.4-2 Q. 전류 : IE, IC, IB 전압 : VBE, VCB, VCE 을 구하라. 단, DC =150 A. VBE  0.7V : pn 접합 IB = (VBB - VBE)/RB =(5-0.7)/10k=430A IC= DCIB =(150)(430A)=64.5mA IE= IC+ IB = 64.5mA+430 A=64.9mA VCE = VCC - IC RC = 10V-(64.5mA)(100) VCB = VCE – VBE=3.55V-0.7V=2.85V

트랜지스터 특성과 파라미터 Collector 특성 곡선 포화 영역(saturation) 활성영역 (선형영역) 항복영역 IC-VCE 그래프(일정한 IB에 대하여) 포화 영역(saturation) 0<VCE < 0.7 BE, BC: 순방향 VCC 증가  VCE 증가 (0.7V이하)  IC 증가 활성영역 (선형영역) VCE > 0.7V BE: 순방향, BC: 역방향 IC는 IB에 의존 (IC = DCIB) VCE 계속 증가 하더라도 IB 고정 Ic 일정 항복영역 BC사이의 강한 역방향 바이어스 전압으로 인해 IC 전류의 급격한 증가  breakdown 발생 Breakdown Region Saturation Region Active Region

트랜지스터 특성과 파라미터 Collector 특성 곡선 IB 증가  IC증가 Cutoff region

트랜지스터 특성과 파라미터 Q. IB=5A ~ 25 A 까지 5 A 씩 증가할 때 컬렉터 특성곡선을 그려라 Ex.4-3 Q. IB=5A ~ 25 A 까지 5 A 씩 증가할 때 컬렉터 특성곡선을 그려라 단, DC =100 A.

트랜지스터 특성과 파라미터 차단 (Cutoff) 점 포화 (saturation) 점 IB = 0 일때 IC = ICEO (매우 적은 양의 컬렉터 직류 누설전류) 포화 (saturation) 점 IB 증가  IC 증가 (IC = IB)  VCE 감소 (VCE = VCC – IC RC)  VCE 가 VCE(sat) 도달  IB 가 증가 해도 더 이상 IC 가 증가하지 않는다.

트랜지스터 특성과 파라미터 직류 부하선 (DC load line) 차단점과 포화점을 연결한 선 차단점 (IC=0, VCE = VCC ) 포화점(IC= IC(sat) VCE=V(sat)) (예)-직류해석에서 VCE = VCC - IC RC

트랜지스터 특성과 파라미터 Q. 포화 인지 아닌지 판단하라 단, VCE(sat)=0.2V A. Ex.4-4 Ic(sat) 을 만들기에 충분할 정도로 IB가 크다고 보면 트랜지스터는 포화되었고 IC는 11.5mA에 도달할 수 없다.

트랜지스터 특성과 파라미터 DC 의 상세정보: 최대 트랜지스터 정격 BJT를 시험하는데 필요한 중요 파라미터 컬렉터 전류와 온도에 따라서 변화 온도에 따라 변화 온도 증가  DC 증가 IC 값에 따라 변화 최대 트랜지스터 정격 최대 정격: 동작상의 제한 VCE 와 ICE 는 동시에 최대값을 가질 수 없다. 최대 소비전력 PD(max) = IC VCE

트랜지스터 특성과 파라미터 Q. VCE=6V로 동작,최대정격이 250mW라면 트랜지스터가 견딜 수 있는 최대 컬렉터 전류는? Ex.4-5 Q. VCE=6V로 동작,최대정격이 250mW라면 트랜지스터가 견딜 수 있는 최대 컬렉터 전류는? A.

트랜지스터 특성과 파라미터 Ex.4-6 Q. PD(max)=800mW, VCE(max)=15V, IC(max)=100mA. 정격을 초과하지 않는 범위에서 인가할 수 있는 최대 VCC ?, 어떤 정격이 먼저 초과? A. VCE=VCE(max)=15V 일 때 VCC 값 PD(max) 가 800mW 이므로 VCC가=34.5V일때 초과되지 않음. VCE(max)를=15V는 이경우 제한 정격이 된다. 만약 베이스전류가 흐르지 않아 Tr을 off상태로 만들면 VCC 전압 전부가 Tr에 걸리게 되어 VCE(max) 가 제일 먼저 정격을 초과 VCC가 VCE(max)를 초과되기 전 34.5V까지 증가 가능 단, 이 시점에서 PD(max) 가 최과될지 알 수 없다.

트랜지스터 특성과 파라미터 A. PD(max) 의 경감 PD(max) at 25 ºC 온도 증가  PD(max) 감소 PD(max) 의 경감계수 [ mW/ºC] Q. PD(max) at 25 ºC = 1 W, 경감계수 = 5mW/ºC, 70 ºC 의 PD(max) ? A. PD(max) = PD(max) (25 ºC) - (경감계수)(70ºC – 25ºC) = 1 - (5m)(45) = 775 mW Ex.4-7

증폭기로서의 트랜지스터 직류 (DC)와 교류 (AC) 트랜지스터 증폭 직류량: IC, IB 교류량: Ic, Ib, Ie 내부저항: r` 외부저항: RE (직류), Re (교류) 트랜지스터 증폭 전류증폭 () r`e: 내부 교류 이미터저항 (매우 낮은 저항  BE 순방향)

증폭기로서의 트랜지스터 Ex.4-8 Q. r’e=50 일때 전압이득과 교류출력전압?

스위치로서의 트랜지스터 차단조건 포화조건 IB = 0  차단  개방 (open) VCE(sat) = VCC  switch off 포화조건 BE 순방향 바이어스  IC(sat) = (VCC - VCE(sat))/RC VCE(sat) << VCC  IC(sat) = VCC/RC (switch on) IB(min) = (IC(sat))/DC : 포화되기 위해 필요한 Base 전류의 최소의 전류값

스위치로서의 트랜지스터 Q. (a) VIN=0V 일 때 VCE? A. Ex.4-9 (b) DC 가 포화되기 위한 최소 IB ? (c) VIN=5V일때 RB의 최소값 A. (a) VIN=0일때 Tr 차단 스위치 개방 VCE = VCC =10V (b) VCE(sat))/무시가능 하므로(0V로 가정) IC(sat) = VCC /RC =10V/1.0k=10mA IB(min) = IC(sat)/DC =10mA/200=50A (c) Tr 이 on 되었을 때 VBE=0.7 VRB = VIN- VBE =5V-0.7V=4.3V 50A 의 최소 IB를 흘리는데 필요한 RB의 최대값 RB(max) = VRB /IB(min) =4.3V/50 A =86k

스위치로서의 트랜지스터 Ex.4-10 LED발광을 위해 30mA필요, Tr이 포화되기위한 입력구형파 전압? 단, 포화를 확실히 시키기위해 베이스전류 최소값의 두 배 값 사용, VCC=9V, VCE(sat)=0.3V, RC=270 , RB=3.3 k, DC=50. Q. A. IB=2IB(min)사용

Homework 8, 9, 15, 16, 17, 21, 25, 26