트랜지스터의 종류와 구조

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트랜지스터의 종류와 구조에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 트랜지스터의 종류와 구조

2. 트랜지스터의 동작 원리

3. 트랜지스터 동작영역과 특성

4 트랜지스터의 전류

본문내용

변화에 의해 그림 4와 같이 트랜지스터의 동작영역을 구분할 수 있다.
① 포화영역 : 입력전압을 아주 크게 하여도 컬렉터 전류 IC가 증가하지 않는 영역
② 선형영역 : 입력전압의 변화에 따라 켈렉터 전류 IC가 비례적으로 변화하여 증가하는 영역
③ 차단영역 : 입력전압을 작게 하여 컬렉터 전류 IC가 흐리지 않는 영역
<그림 4 트랜지스터 동작상태의 구분(pnp-Tr의 경우)>
4 트랜지스터의 전류
1> 트랜지스터의 캐리어 전류
트랜지스터의 전극을 구성하고 있는 각 반도체에 존재하는 소수 및 다수 캐리어에 의하여 흐르는 전류에 관하여 알아본다. pnp-Tr의 경우를 예로 들어 트랜지스터의 전류 성분을 다음과 같이 구할 수 있다.
(1) 이미터 전류, IE
이미터 전류 IE는 이미터에서 베이스로 유입되는 다수 캐리어인 정공전류 IPE와 소수 캐리어인 전자전류 INE의 합으로 이루어지나, 이미터가 p형이므로 다수 캐리어인 정공전류 IPE에 의해 IE = IPE +INE ≒ IPE 이다.
<그림 5 트랜지스터의 전류성분(pnp-Tr의 경우)>
(2) 이미터 효율,
이미터 접합의 전체 순방향 전류 중에서 이미터에서 베이스 영역으로 주입되는 전류의 비율을 이미터 효율이라고 한다. 그러므로 pnp-Tr의 경우 전체 순방향 이미터 전류 IE는 다수 캐리어인 정공전류 IPE와 소수 캐리어인 전자전류 INE의 합으로 이루어지며, 이미터에서 베이스 영역으로 주입되는 전류는 다수 캐리어인 정공전류 IPE로 구성되므로, 아래와 같은 식으로 표현할 수 있다.
∴ 이미터 효율() =
(3) 컬렉터 차단전류, ICO
컬렉터에 역바이어스를 걸었을 때 차단전류이므로 p형인 컬렉터상에서 다수 캐리어인 정공에 의한 차단전류 IPCO와 소수 캐리어인 전자에 의한 차단전류 INCO의 합이므로, ICO = INCO +IPCO 이다.
(4) 컬렉터 전류, IC
트랜지스터 동작영역에서 컬렉터 전류 IC = α IE +ICO에서, IE = IB +IC이므로, IC = α(IB +IC)+ICO = α IB +α IC +ICO에서 IC(1-α) = α IB +ICO이므로, IC는 다음과 같이 쓸 수 있다.
∴IC =
2> 컬렉터 역바이어스 차단전류 ICBO와 ICEO
(1) 컬렉터 차단전류의 구성
트랜지서트는 온도변화에 대하여 민감하여 온도에 따라 특성이 변화므로, 컬렉터 차단전류 ICO는 역방향 바이어스를 가했을 때 전류가 전혀 흐르지 않아야 되나 온도의 영향 때문에 소수 캐리어에 의해 약간의 일정한 미소전류가 그림 6과 같이 흐른다.
<그림 6 컬렉터 차단전류 ICO>
① 트랜지스터가 차단상태가 되는 경우는 다음과 같은 요인에 있다.
㉠ 트랜시스터 내에서 전압에 의한 드리프트(drift) 전류만 흐르는 상태
㉡ IE = 0 일때, 컬렉터 전류 IC = ICBO 또는 IC = ICEO가 되는 상태
㉢ 입출력 모두 역바이어스된 상태일 때 발생한다.
② ICEO 전류와 ICBO 전류의 관계 : ICEO 전류는 IB = 0(베이스 단자개방)일 때의 컬렉터 전류이며, 베이스 접지일 때, 차단전류 ICBO에 이르므로 ICEO와 ICBO의 관계는,
㉠ 이미터 접지의 컬렉터 전류
IC = α IE +ICO = α IE +ICEO
㉡ 베이스 접지의 켈렉터 전류
IC = β IB +(1+β) ICO = β IB +(1+β) ICBO
식 ㉠과 식 ㉡을 같게 놓으면, ICEO와 ICBO의 관계를 구할 수 있다.
α IE +ICO = β IB +(1+β) ICBO 이므로,
또는
(2) ICBO 와 ICEO 전류의 해석
① 켈렉터에 있는 소수 캐리어의 이동이다.
② 켈렉터 역바이어스 차단전류로서, 온도가 높아지면 더욱 증가한다.
③ 전류의 흐름에 불필요한 전류로서 그 값이 작을수록 좋다.
④ ICBO : 베이스 접지시 컬렉터 차단전류
“첨자 CB는 Collector to Base, 첨자 O는 Emitter open"이에 컬렉터에 흐르는 역바이어스 차단 전류를 의미한다.
⑤ ICEO : 이미터 접지시 컬렉터 차단전류
“첨자 CE는 Collector to Emitter, 첨자 O는 Base open"이에 컬렉터에 흐르는 역바이어스 차단 전류를 의미한다.
⑥ ICBO 와 ICEO 전류는 무시할 수 있을 정도로 작다.(단, ICEO > ICBO)
참고 1) 트랜지스터(Transistor)의 리드선 표시
참고 2) 트랜지스터(Transistor)-PNP형 극성판별하는방법
(1) 테스터의 레인지를 R×1 에 놓고 적색 리드선을 한 극에 고정시키고 흑색 리드선을 다른 두 극에 각각 접속하여 테스터의 지침이 모두 움직인다면 적색 리드선에 접촉한 극이 베이스가 된다. 여기서 한 쪽만 움직인다면 적색 리드선을 다른 극에 놓고 반복하여 실험한다. 또 모든 극에서 나타나지 않는다면 이 트랜지스터는 PNP형이 아니거나 불량이라고 볼 수 있다.
(2) 테스터의 전환스위치를 R×10k 에 놓고, 베이스를 제외한 두 극에 테스터의 두 리드선을 접속하고 지침을 확인한다.
(3) 테스터 리드선을 반대로 접속하여 보고 지침을 확인한다.
(4) 많이 움직였을 때의 적색 리드선에 접속된 극이 이미터가 되고 흑색 리드선이 컬렉터가 된다.
(5) NPN형에서는 색깔이 반대로 된다.
참고 3) 트랜지스터(Transistor)-NPN형 극성판별하는방법
(1) 테스터의 레인지를 R×1 에 놓고 흑색 리드선을 한 극에 고정시키고 적색 리드선을 다른 두 극에 각각 접속하여 테스터의 지침이 모두 움직인다면 흑색 리드선에 접촉한 극이 베이스가 된다. 여기서 한 쪽만 움직인다면 흑색 리드선을 다른 극에 놓고 반복하여 실험한다. 또 모든 극에서 나타나지 않는다면 이 트랜지스터는 NPN형이 아니거나 불량이라고 볼 수 있다.
(2) 테스터의 전환스위치를 R×10k 에 놓고, 베이스를 제외한 두 극에 테스터의 두 리드선을 접속하고 지침을 확인한다.
(3) 테스터 리드선을 반대로 접속하여 보고 지침을 확인한다.
(4) 많이 움직였을 때 흑색 리드선에 접속된 극이 이미터가 되고 적색 리드선이 컬렉터가 된다.
(5) PNP형에서는 색깔이 반대가 된다.

키워드

이미터,   베이스,   컬렉터,   PNP,   캐리어