Chapter 3 Bipolar Junction Transistor

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1 Chapter 3 Bipolar Junction Transistor

2 구성 3.1 개요 3.2 트랜지스터 구조 3.3 트랜지스터 작동 3.4 공통 베이스 회로 3.5 트랜지스터 증폭 작용 3.6 공통 에미터 구성 3.7 공통 컬렉터 회로 3.8 작동 한계 3.9 트랜지스터 규격표 3.10 트랜지스터 검사 3.11 트랜지스터 케이스와 단자 구분 3.12 요약 3.13 컴퓨터 해석

3 학습 목표 ▶ Bipolar(2극) Junction Transistor의 기본구조와 작동에 대한 이해 ▶ 안전한 활성 영역에서 동작시키기 위한 Bias 적용 ▶ npn과 pnp Transistor를 구분하고 특성을 설명할 수 있는 능력 ▶ Transistor의 응답을 정의하는 데 중요한 변수들에 대한 개념 ▶ Transistor를 검사하고 3개의 단자를 구별할 수 있는 능력

4 3.1 개요 3개의 단자로 구성된 반도체 소자는 기존의 진공관보다 우월. ▶진공관에 비해 반도체 소자의 장점은
1)소형이고 경량 2)열손실도 없으며, 3)구조 견고, 소자 자체의 소모 전력이 적어 매우 효율적 4)예열 시간이 필요하지 않아 즉시 사용 5)낮은 전압으로 작동이 가능 ▶3장의 첫 부분에서는 3개 이상의 단자를 갖는 소자 소개 ▶모든 증폭기(전압, 전류, 전력을 증가시키는 소자)는 적어도 3개의 단자가 있어야 하며, 3단자 중 한 단자가 다른 두 단자 사이의 흐름 제어

5 3.2 Transistor 구조 ▶[그림 3.2]은 직류 바이어스(dc bias)가 인가된 npn, pnp Transistor ①3단자 이름은 각각 E로 표기된 단자는 에미터(Emitter) C로 표기된 단자는 컬렉터(Collector) B로 표기된 단자는 베이스(Base) ②Bipolar Junction Transistor(BJT)는 3 단자 소자 ③바이폴라(Bipolar)라는 단어는 반대 극성을 갖도록 2 가지의 Carrier인 정공과 전자를 모두 도핑(doping)한다는 점을 나타내기 위한 개념의 단어 ④하나의 캐리어(전자 혹은 정공)만이 사용되는 경우에는 유니폴라(unipolar) 소자 (16장의 Schottky 다이오드 소자)

6 3.3 트랜지스터 동작 ▶[그림 3.2a]는 pnp Transistor를 이용하여 기본 동작
npn, pnp Transistor의 동작은 전자와 정공의 역할만 서로 바꾸면 동일 ▶[그림 3.3]은 Base와 Collector 사이에 Bias를 제거한 pnp Transistor 회로 ①Emitter와 Base의 접합은 pn 접합 Diode에 순방향 바이어스된(forward-biased) Diode와 동일 ②인가된 순방향 바이어스 전압에 의해 공핍 영역이 좁아지며, p형 물질(Emitter)에서 n형 물질(Base)로 다수 Carrier가 다량 흐름 ▶[그림 3.4]는 Base와 Emitter 사이의 Bias를 제거한 pnp Transistor 회로 ①Collector와 Base의 접합은 pn 접합 Diode에 역방향 바이어스된(reverse-biased) Diode와 동일 ②인가된 역방향 Bias 전압에 의해 공핍 영역이 확장되며, 다수 Carrier의 흐름은 0, 소수 Carrier만 흐름

7 ▶[그림 3.5]에서 ①pnp Transistor에 두 개의 Bias 전압 를 인가, 다수 캐리어와 소수 캐리어 는 동일한 방향으로 흐름 ②공핍 영역의 폭은 pn 접합의 순방향 또는 역방향 Bias 인가에 의해 좁아지거나 넓어짐 ③p형 물질(Emitter) 내의 다량의 다수 Carrier가 순방향 Bias된 pn 접합을 통과하여 가운데의 n형 물질(Base)로 확산 ④가운데의 n형 물질(Base)은 매우 얇고 낮은 전도성을 가지므로 소량의 소수 Carrier가 Base 단자로 흐름( ) ⑤일반적으로 Base 전류 의 크기는 , Emitter 전류 와 Collector 전류 의 크기는 단위 ⑥ 가운데의 n형 물질(Base)에서의 다량의 다수 캐리어와 소량의 소수 Carrier는 역방향 Bias된 pn 접합을 통과하여 Collector 단자에 연결된 p형 물질(Collector)로 확산

8 ⑦Transistor의 Base를 회로 상에 있는 하나의 교차점이라 하고 Kirchhoff의 전류법칙(KCL)을 사용하면 다음 식을 얻음.
는 다수 캐리어와 소수 캐리어의 두 가지 요소로 구성 ⑨소수 캐리어에 의한 전류 성분을 누설 전류(Leakage current) 또는 역방향 포화전류라고 하고, (Emitter 단자가 개방(off)인 경우 전류)로 나타냄. 는 식 (3.2)에 의해 결정 ④범용 트랜지스터에서 는 , 는 단위 ⑤역방향 Bias된 다이오드의 와 는 온도에 민감, 온도 범위가 넓은 조건에서 사용 시에는 주의 필요 ⑥현재는 제조 기술의 발달로 의 크기로 인한 영향 무시

9 ■Transistor의 전류 성분 Common Base 회로의 전류 성분

10 3.4 공통 베이스 회로(Common Base Circuit)
▶[그림 3.6]은 ①pnp와 npn 트랜지스터를 사용한 Common Base 회로의 기호와 표현 방법 ①Common Base란 Base 단자가 회로의 입출력에 공통적으로 연결되어 있다는 의미 ②Base 단자는 접지(Ground)에 근접한 전압에 연결 또는 바로 접지에 연결 ③본 교재에서는 전류의 방향을 전자의 흐름이 아닌 일반적으로 사용하는 전류의 흐름(정공의 흐름과 같음)으로 나타냄 ④Diode 기호와 화살표는 통상적인 전류의 전도 방향임 ⑤npn과 pnp 트랜지스터의 전류는 ⑥3개의 단자로 구성된 Transistor의 동작은 입력(input) 특성 곡선과 출력(output) 특성 곡선을 필요

11 ■Common Base 회로의 입력 특성 곡선
①입력 특성 곡선에서 가 고정 시에, Base-Emitter 사이의 전압 가 증가함으로 Diode의 특성과 유사하게 가 증가 ② 의 증가에 따른 입력 특성 곡선의 변화는 매우 작아서 1차 근사에서 의 변화를 무시하면 입력 특성은 [그림 3.10a]처럼 나타냄 ③선형 근사를 적용하면 입력 특성 곡선은 [그림 3.10b]처럼 나타냄 ④입력 곡선의 기울기, 즉 순방향 Bias된 접합의 저항을 무시하면 입력 특성 곡선은 [그림 3.10c]처럼 나타남 ⑤본 교재에서 취급하는 트랜지스터 회로의 모든 직류 해석에는 [그림3.10c]의 등가 모델을 사용. 즉, 트랜지스터가 단락(on)상태로 되면, 는 다음 식과 같이 가정

12 ⑥[그림 3.10c]은 Transistor가 단락(on)상태(활성 상태)인 경우 은 외부 회로에 의해서 가 어떤 값이 되더라도 항상 0.7V가 된다는 것
⑦직류에서 임의의 트랜지스터 회로를 처음 접할 때 그 소자가 활성 영역에 있다면, , 직류 해석에 매우 중요

13 ■Common Base 회로의 출력 특성 곡선
▶[그림 3.8]에서 출력단의 특성은 다양한 입력전류 에 대해 출력전압 와 출력 전류 를 보임 ①출력 특성 곡선은 활성(Active) 영역, 차단(Cutoff) 영역, 포화(Saturation) 영역으로 구분 ②활성 영역은 일반적으로 선형(비왜곡) 증폭기로 사용되는 영역 ③활성 영역에서 Base- Emitter 접합은 순방향 바이어스, Collector- Base 접합은 역방향 바이어스 ④활성 영역의 하단에서

14 ⑤활성 영역의 하단에서 , [그림 3.9]에서 ⑥ 는 단위로 [그림3.8]에서 단위의 세로축과 비교하여 매우 작으므로 인 수평축과 같게 보임

15 ▶[그림 3.9]에 나타난 것처럼 자료와 규격표에서 를 나타내기 위해 자주 사용되는 것은
①제조 기술의 발달로 인해 소전력 또는 중간 전력 정도의 범용 트랜지스터(특히 Si))의 는 매우 작아서 그 영향을 무시, 고전력 소자의 경우 는 단위로 무시할 수 없음 ②다이오드에서 와 Transistor의 (둘 다 역방향 누설 전류)는 온도에 민감 ③ 는 온도가 증가함에 따라 매우 빠르게 증가하므로 고온에서 의 영향은 중요한 요소

16 ▶[그림3.8]에서 가 에서 증가함에 따라 도 와 거의 같은 크기로 증가
①활성 영역에서 의 에 대한 영향은 무시 ②활성 영역에서 와 사이의 1차 근사는 다음과 같이 주어진다 ③차단 영역은 인 영역 ④차단 영역에서 트랜지스터의 Base -Emitter 접합과 Collector-Base 접합은 역방 향 Bias ⑤포화 영역은 특성 곡선에서 출력전압 인 왼쪽 영역으로 정의 ⑥포화 영역에서 는 음(-)에서 0[V]로 증가함에 따라 는 지수로 증가 ⑦포화 영역에서 Base-Emitter 접합과 Collector- Base 접합은 순방향 바이어스

17 ▶BJT의 동작 Mode ①활성 영역 : Transistor의 Base와 Emitter(B-E) 접합은 순방향 바이어스, Collector와 Base 접합(C-B)은 역방향 바이어스(증폭기) ②차단 영역 : Transistor의 Base -Emitter (B-E)접합과 Collector-Base (C-B)접합은 역방향 바이어스(개방된 Switch) ③포화 영역 : Transistor의 Base-Emitter(B-E) 접합과 Collector와 Base(C-B) 접합은 순방향 바이어스(단락된 Switch)

18 [그림 3.10c]에서 트랜지스터가 단락(on) 상태(활성 상태)에 있을 때 은 외부 회로에 의해서 가 어떤 값이 되더라도 항상 .

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20 ■Common Base 회로의 알파( ) ▶직류 동작(DC Mode) ①dc(직류)의 경우 다수 캐리어에 의한 와 의 상대적인 값은 다음과 같이 정의되며, 이를 라고 한다. 여기서 와 는 동작점 (Q 점)에서의 전류 ②[그림 3.8]의 출력 특성 곡선은 임을 나타내지만, 실제의 소자에서 는 0.90에서 사이의 값으로 높은 값을 가짐 는 다수 캐리어에 의해서만 결정되므로 식 (3.2)는 식(3.6)과 같이 된다. ④[그림 3.8]의 출력 특성 곡선에서 일 때 이전에 이지만 의 값은 매우 작아서 [그림 3.8]의 그래프에는 나타나지 않음(즉, [그림 3.8] 에서 이면 값의 범위에 대해서 )

21 ▶교류 동작(AC Mode) ①입력되는 신호가 ac(교류)인 경우에 출력 특성 곡선 상에서 동작점(Q점)이 움직이며, 이 때의 교류 알파( )는 다음과 같이 정의된다. ② 는 공식적으로 공통 베이스, 단락 회로, 증폭률(common-base, shortcircuit, amplification factor)라고 함 ③식 (3.7)은 가 상대적으로 조금 변할 때 은 일정하게 유지하면서 의 변화값을 의 변화값으로 나눈 것 ④ ac와 dc Mode의 값은 거의 같아서 어느 것을 사용해도 무관

22 ■Bias 인가 ①Common Base 회로에서 활성 영역을 만들기 위한 대략적인 바이어스는 임을 이용한 근사식을 적용하면 [그림 3.11]과 같다. ②기호의 화살표 방향은 를 만족시키는 통상적인 전류 흐름의 방향 ③npn 트랜지스터에서는 전원의 극성이 반대

23 3.5 트랜지스터의 증폭 작용 ▶교류 응답이 주 관심사이므로 [그림 3.12]에 직류 바이어스를 표시하지 않음 ①[그림 3.7]의 입력 특성과 같이 Common Base 회로구성에서 교류 입력저항 이 매우 작게 나타나는데 보통 10~100[Ω] 사이에서 변함 ②[그림 3.8]과 같은 출력 특성을 갖는 회로의 저항은 상당히 높아서(곡선의 방향이 수평에 가까울수록 저항이 크다) 보통 50[kΩ]~ 1M[Ω]([그림 3.12]의 트랜지스터는 100[kΩ]의 저항값) 사이에서 변함 ③저항값의 차이는 입력단(Base와 Emitter 사이)의 접합 사이에 걸린 순방향 바이어스와 출력단(Collector와 Base 사이)의 접합 사이에 걸린 역방향 바이어스로 인해 발생 ④입력 저항 값으로 20[Ω]이라고 하면, 입력전류 는

24 ▶[그림 3.12]에서 입력 저항 값으로 20[Ω]이라고 하면, 입력전류 는

25 ①Common Base 회로의 일반적인 전압 증폭 은 50~300 사이의 값,
②전류 증폭 ③기본적인 증폭 작용은 거의 동일한 전류 를 낮은 저항 회로에서 높은 저항 회로로 전달함으로써 이루어짐

26 3.5 공통 에미터 회로(Common Emitter Circuit)
▶[그림 3.13]에서 ①npn과 pnp Transistor 회로들은 입력인 Base와 출력인 Collector 단자들이 Emitter 단자를 공유하므로 공통 에미터 회로(common-emitter)라고 함 ②트랜지스터 구성의 모양이 바뀌었으나 전류 사이의 관계는 Common Base 회로에서 구한 것과 동일

27 ■Common Emitter 특성 곡선(입력 특성 곡선, 출력 특성 곡선)
③입력 특성 곡선에서 의 크기는 , 의 크기는

28 ▶[그림 3.14a]은 출력단의 특성 곡선은 다양한 입력전류 에 대해 출력전압 와 출력 전류 를 나타냄
①활성(active) 영역은 가 인 부분의 수직선 오른쪽과 인 선의 윗부분에 위치 ②원점 좌표 근처에 이라고 표시한 부분을 포화(saturation) 영역 ③활성 영역에서 Base-Emitter(B-E) 접합은 순방향 바이어스, Collector-Base(C-B) 접합은 역방향 바이어스 ④활성 영역의 조건은 Common Base 회로와 Common Emitter 회로가 동일 ⑤활성 영역은 전압, 전류, 전력 증폭을 위해 사용 ⑥차단 영역은 왜곡이 적은 선형으로 증폭하기 위해 로 정의(즉 왜곡이 적은 선형으로 증폭하기 위해 아래의 영역은 사용치 못함)

29 ▶공통 에미터 회로의 차단(cut-off) 영역은 공통 베이스 회로에서와 같이 잘 정의되
지 않는다. ①[그림 3.14]의 Common Emitter 회로의 출력 특성 곡선에서 일 때 인 것에 유의 ②Common Base 회로에서는 입력전류 이면 만 존재하므로 인 출력 특성 곡선은 전압축인 와 동일하게 취급할 수 있으며, 실제의 경우에도 거의 ③Common Emitter와 Common Base 회로의 출력 특성 곡선에서 차단 영역의 특성 차이가 발생하는 이유는 식(3.3)과 식(3.6)을 사용하면 알 수 있다. ④위 식(3.8)에서 만약 인 경우 값을 대입하면 는 다음과 같다:

30 ⑤만약 이라면, [그림 3.14]의 특성 곡선에서 보듯이 일 때
이와 같은 현상이 일 때의 를 식 (3.9)와 같이 정의 ▶[그림 3.15]에 를 정의하기 위해 사용된 조건들을 방향과 함께 나타냄 Common Emitter 회로에서 왜곡이 적은 선형으로 증폭을 하기 위하여 차단 영역은 로 정의(즉, 왜곡되지 않은 출력신호가 필요할 경우 의 아래 영역은 사용하지 말아야 한다.)

31 ▶컴퓨터 논리 회로에서 트랜지스터가 스위치로 사용될 경우, 고려해야 할 영역은
차단 영역과 포화 영역의 두 가지 ①차단 영역의 조건은 특정 에 대해 이상적으로 가 되는 지점 ②Si 소자에서 는 작으므로 Si 소자가 스위칭 목적으로 사용될 때의 차단 조건은 ③Ge 소자가 스위칭 목적으로 사용될 때의 차단 조건은 ▶Common Base 회로의 입력 특성 곡선에서 인 임의의 값일 때는 임을 나타내는 선형 직선 등가로 근사했듯이 Common Emitter 회로의 입력 특성 곡선에서도 인 임의의 값일 때는 임을 [그림3.16]에 보임

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33 ■베타( ) ▶직류 동작(DC Mode) ①직류 동작 상태에서 상태에서 와 의 관계는 다음과 같이 정의 여기서 와 는 특성 곡선의 특정한 작동점의 위치에서 결정 ②실제 Common Emitter Transistor 소자의 는 50~400정도 ③규격표에는 dc는 5장에서 소개될 하이브리드(hybrid) 등가회로에서 유래된 h자를 이용하여 로 표현(첨자 FE는 순방향 전류 증폭( forward-current amplification) 과 공통 에미터 회로(common-emitter configuration)로부터 각각 유도된 ) ▶교류 동작(AC Mode) ①교류 작동 상태에서의 값은 다음과 같이 정의 ② 의 공식적인 이름은 공통 에미터, 순방향 전류, 증폭률(Common-emitter, Forward Current, Amplification Factor) ③Common Emitter 회로에서의 는 출력전류, 는 입력전류가 되므로 증폭(Amplification)이라는 말의 의미를 알 수 있음

34 ④규격표에서 , 소문자 h는 5장에서 소개할 하이브리드(hybrid)
등가회로를 나타내는 것이며, 첨자 fe는 공통 에미터 회로의 순방향 전류 이득(Forward Current Gain in the common-emitter Configuration)을 의미 ▶식 (3.11)을 사용하는 경우는 [그림 3.14a]와 [그림 3.17]과 같은 특성 곡선으로 이해 가능

35 ▶[그림 3.17]에 표시한 것처럼 인 동작점을 포함하는 특성 곡선에서 를 결정해 보자.
① 는 상수이므로 인 동작점을 나타내는 수직선을 그릴 수 있다. ②이 수직선상의 모든 위치에서 라는 상수값을 갖는다 ③식 (3.11)의 (Base 전류의 변화)는 수직축을 따라 Q점에서 같은 거리에 있는 양방향의 점을 선택함으로써 얻을 수 있다. ④이때 인 두 곡선상의 점은 두 점이 된다. 정확한 값을 얻기 위해서는 를 작게 잡는다. ⑤ 곡선의 두 점에서 수평 방향으로 선을 그어 의 두 값을 구할 수 있다. ⑥이 방법으로 얻어지는 는 다음과 같이 결정된다

36 ▶[그림 3.17]에 표시한 것처럼 인 Q점(동작점)을 포함하는 특성 곡선에서 를 결정해 보자.
위 결과는 Base의 교류 입력전류에 대해 Collector의 교류 출력전류가 100배가 된다는 것을 의미.

37 ▶[그림 3.17]의 Q점에서 직류 상태의 값은 다음과 같다.

38 ▶ 와 는 ①정확히 같은 값은 아니지만 두 값은 거의 비슷하므로 서로 바꾸어 사용 ②일반적으로 의 값이 작을수록 두 값의 차이는 작아진다.

39 ▶트랜지스터 특성이 [그림 3.18]에서와 같이 같다면 의 값은 모든 영역에서 동일
[그림 3.18]에서 의 증가량이 이고 각 특성 곡선 사이의 수직 간격이 2[mA] 로 일정하다. Q점에서의 는 다음과 같다. 이 결과는 만약 트랜지스터의 특성이 [그림 3.18]에서 나타낸 것과 같다면 와 의 크기는 그림상의 모든 점에서 같다는 사실을 의미. 즉, 라는 것을 알 수 있다.

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41 ▶ 는 특히 Common Emitter 회로에서 입출력 회로의 전류 관계를 나타내는 중요한 Parameter(매개 변수)이다

42 ■Bias 인가 Common Emitter Amplifier에서도 Common Base 회로에 소개된 방법과 유사한 방식으로 적절한 직류 전압인 Bias를 공급 가능 ▶[그림 3.19a]와 같은 npn 트랜지스터의 활성 영역의 바이어스는 다음과 같은 방법으로 구한다. 첫 번째 단계 : [그림 3.19b]에 보인 것처럼 트랜지스터 기호에서 화살표로 표시된 의 방향을 결정 두 번째 단계 : Kirchhoff의 전류 법칙(KCL)에 따라 의 관계를 만족시키는 전류값을 결정하는데, 와 는 트랜지스터 속으로 들어간다. 마지막 단계 : [그림 3.19c]처럼 와 가 정해진 전류 방향을 갖도록 전원을 연결 ▶pnp 트랜지스터에 대해서도 같은 방법으로 접근 가능 만약 [그림 3.19c]의 트랜지스터가 pnp 형태라면 모든 전류의 방향과 극성은 바뀌게 된다.

43 3.7 Common Collector 회로 ▶공통 컬렉터(Common-collector) 회로는 [그림 3.20]과 같이 전압과 전류로 상태를 표시할 수 있다. ①Common Collector 회로는 Common Base와 Common Emitter와는 반대로 입력 임피던스가 크고 출력 임피던스가 작으므로 Impedance 매칭을 목적으로 사용. ②공통 컬렉터 회로는 일반적으로 Emitter와 접지 사이에 부하 저항 R을 갖는다.

44 ③Common Collector 회로 설계 시에 [그림 3
③Common Collector 회로 설계 시에 [그림 3.21]의 회로 Parameters(매개변수들)을 선택하기 위해서는 Common Emitter 회로의 특성을 사용하여 설계 가능 ④Common Collector 회로의 출력 특성은 Common Emitter 회로의 출력 특성과 동일 ⑤Common Emitter 회로의 출력 특성은 값의 범위 내에서 와 의 관계를 그린 곡선과 동일하므로 입력전류 는 Common Emitter 회로와 Common Collector 회로에서 같은 특성을 보인다. ⑥Common Collector 회로의 수평 전압축은 Common Emitter 회로의 의 부호를 변화시키는 것으로 얻을 수 있다.

45 3.8 작동 한계 ①트랜지스터마다 최대 정격을 넘지 않으면서 출력의 왜곡이 최소화되는 영역을 [그림 3.22]에 나타내었다.
②작동 영역의 범위는 규격표(specification sheet, data sheet)에 명시 ③트랜지스터의 최대 Collector 전류(규격표에는 연속 컬렉터 전류(continuous collector current)로 표기)와 최대 Collector-Emitter 전압(규격표에는 줄여서 VCEO 또는 V(BR)CEO로 표기)과 같은 값들은 트랜지스터가 작동하는 한계를 나타낸다 ▶[그림 3.22]의 트랜지스터 경우에, 이다. ①수직선으로 표시한 은 트랜지스터가 포화 영역에서 비선형 영역으로 떨어지지 않도록 하는 최소 를 나타낸다. ②여기서 이용한 트랜지스터는 의 값을 갖는다.

46 ▶최대 소모 전력은 다음 식과 같다. ▶[그림 3.22]에 보인 Transistor의 Collector의 소모 전력이 300[mW]이다. ①Collector의 소모 전력이 아래의 식과 같을 때, [그림 3.22]의 특성 곡선에는 이를 어떻게 나타낼 것인가? ②[그림3.22]의 특성 곡선의 어느 지점에서든지 와 의 곱은 300[mW]가 되어야 한다. 를 최대 정격인 50[mA]가 되도록 하였을 때 위의 관계식을 이용하면, ③결과적으로는 [그림 3.22]에 보인과 같이 일 때는 가 되어야 한다.

47 ④이제 가 최대 정격인 20[V]에서 작동하면, 는 가 된다. 이는 [그림 3.22]에서 최대 전력을 나타내는 곡선의 두 번째 지점이 된다. ⑤이번에는 가 중간 지점인 25[mA]가 되도록 하고 를 구하면, 이고 [그림 3.22]와 같이 나타나게 된다. ⑥이렇게 해서 나타난 3개의 점들을 이용하여 곡선들을 대략적으로 그릴 수 있다.

48 ▶트랜지스터의 차단 영역은 의 아래쪽 영역으로 정의된다.
①출력신호가 왜곡되지 않도록 하려면, 트랜지스터가 차단 영역에 작동하지 않도록 해야 한다. ②어떤 규격표는 값만 제공하는 경우도 있지만 특성 곡선에 대한 정보가 없다면, 의 관계식을 이용하면 차단 영역을 구할 수 있다. ③[그림 3.22]에 나타난 영역에서 트랜지스터를 작동시키면, 출력이 왜곡되지 않고 트랜지스터가 손상되지 않는 전압과 전류에서 작동하게 된다. ④만일 [그림 3.22]와 같은 특성 곡선이 규격표에 주어지지 않았다면(종종 그런 경우가 있음), 와 이들의 곱인 가 다음 식 (3.17)을 만족하도록 하면 된다. ⑤Common Emitter 회로에서 Transistor를 동작시킬 때의 최대전력은 다음 식에 의해 정의 ⑤Common Base 회로에서 트랜지스터를 동작시킬 때의 최대 정격전력은 다음 식에 의해 정의

49 3.12 요약 중요 결론 및 개념 2. 트랜지스터는 3개의 반도체 층으로 구성된 3단자를 갖는 소자로, 가운데 있는 베 이스 층은 다른 두 층에 비해 매우 얇다. 나머지 바깥 두 층은 n형 또는 p형 물질 로 베이스 층과는 반대 성질의 샌드위치 형태로 구성된다. 3. 두 p-n 접합 중 하나는 순방향 바이어스되며, 다른 하나는 역방향 바이어스가 된다. 4. 트랜지스터에서 에미터 직류 전류는 항상 가장 큰 전류이며, 베이스 전류는 항상 가장 작은 전류이다. 에미터 전류는 컬렉터 전류와 베이스 전류를 합한 것이다. 5. 컬렉터 전류는 두 성분으로 구성된다: 다수 성분과 소수 성분(또한 누설 전류로도 부른다) 6. 트랜지스터 기호의 화살표는 에미터 전류가 평소 흐르는 방향에 따라 정의하며, 이에 따라 다른 전류의 방향도 알 수 있다. 7. 3단자 소자는 그 특성을 완전히 정의하기 위해서 두 개의 특성이 필요하다. 8. 트랜지스터의 활성 영역이란 베이스-에미터 접합은 순방향 바이어스가 되며, 베 이스-컬렉터 접합은 역방향 바이어스가 된 것을 말한다. 9. 차단 영역에서는 베이스-에미터 접합과 베이스-컬렉터 접합은 모두 역방향 바이 어스 된다. 10. 포화 영역에서는 베이스-에미터 접합 및 베이스-컬렉터 접합이 모두 순방향 바이

50 11. 트랜지스터 동작 중에는 로 근사할 수 있다. 12. 알파( )값은 컬렉터와 에미터 전류값의 관계를 나타내며, 항상 1에 가깝다. 13. 순방향 바이어스가 된 접합 사이의 임피던스는 비교적 작고, 역방향 바이어스가 된 접합 사이의 임피던스는 보통 매우 크다. 14. npn 트랜지스터 기호에서의 화살표는 소자 바깥쪽을, pnp 트랜지스터 기호에서의 화살표는 소자 안쪽을 향하고 있다 15. 선형 증폭을 위해서는 공통 에미터 설정에서의 차단 영역을 로 정의 16. 베타( )값은 베이스와 에미터 전류값의 관계를 나타내며, 보통 50~400 사이이다. 17. 직류 베타( )값은 동작점에서 직류 전류값의 비로 정의되며, 교류 베타( )값은 작동하는 영역에서의 동작 특성에 민감하다. 대부분의 응용에서는 이 두 값은 거의 같은 것으로 근사 18. 트랜지스터가 제한된 최대 전력 아래에서 동작하는지 확인하려면, 컬렉터-에미터 간 전압과 컬렉터 전류를 곱한 뒤 이 값을 최대 전력 제한의 값과 비교하면 된다.

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