다이오드 트랜지스터 OP-amp 실험

목차

1. 다이오드 실험
1) 실험결과 및 고찰
2) 작동원리 및 종류
3) 정전압 다이오드의 원리와 특징

2. 트랜지스터 실험
1) 트랜지스터 종류
2) 트랜지스터의 원리 및 특성

3. OP-amp 실험
1) 실험결과 및 고찰
2) 반전/비 반전 증폭기의 작동원리
3) OP-amp 의 실생활 사용

본문내용

정크션 소자라고도 한다. PN접합 부분에 빛을 비추면 빛 에너지에 의해 생긴 정공과 전자가 외부 회로로 나간다. 입사광에 의해 전자와 정공이 생기면 역전류가 증가하여 입사광에 대응하는 출력전류를 얻을 수 있다. 트랜지스터의 경우는 베이스 전극을 빛이 베이스 전류의 대용이기 때문에 전극을 끌어내지 않는 것이 많다.
-사이리스터
사이리스터 중 가장 많이 쓰이는 것은 SCR이라 불리는 것이 PNPN접합 또는 NPNP 접합의 4층 또는 그 이상의 다층 구조로 된 것이다.
2) 트랜지스터 원리 및 특성
트랜지스터는 기본적으로는 전류를 증폭할 수 있는 부품이다.
3개의 반도체를 접합하여 만든 능동 소자로, 2개의 같은 종류의 반도체와 한 개의 다른 종류의 반도체로 만들어지며 npn형, pnp형이 있고, 세 개의 전극 베이스, 이미터, 컬렉터를 가진다. 작은 전기 신호를 받아 증폭하는 작용을 한다. 1949년 발명된 이후에 부피가 작고 가벼우며, 전력 소모가 적은 이점 때문에 전자 제품에서 널리 사용되어 왔다. 증폭, 변조 작용을 한다.
저항기나 콘덴서 같은 일반적인 부품을 '수동부품'이라고 하는 반면 증폭작용을 하는 트랜지스터는 '능동부품' 이라고 한다. 수동부품이 혼자서는 아무런 작용도 하지 못하고 트랜지스터의 힘을 빌려야만 하는데 반해 능동부품은 전류를 흘려주면 혼자서 제어나 증폭 등의 작용을 한다.
트랜지스터(Transistor)란 이름은 '트랜스퍼'(Transfer : 신호를 전달한다)와 '레지스터'(Resistor : 저항기)라는 두 낱말의 합성어이다. 트랜지스터의 구조는 진공관에 비하면 매우 명료하게 되어 있다. 극히 예외적인 경우는 있으나 대부분 베이스(Base), 에미터(Emitter), 콜렉터(Collector)의 세부분으로 구성되어 있고, 발의 수는 세 개다. 이 세계의 발 때문에 '세 발 달린 마술사'라는 별명을 가지고 있다.
▷트랜지스터의 단자의 작용
E : 이미터로 무엇을 보낸다는 뜻으로 NPN에서는 전자를 내고 PNP에서는 정공을 낸다.
C : 컬렉터는 무엇을 모은다는 뜻으로 이미터에서 나온 전자 또는 정공을 모은다(꺼낸다).
B : 트랜지스터에서 중앙에 끼어 있는 얇은 반도체 쪽을 말함. 베이스는 기초라는 뜻이다.
▷트랜지스터의 특성
장점 : 소형이고 가볍다. 튼튼하며 수명이 반영구적이다. 진공관은 열전자를 이용하므로 Heater용 전력이 소모되나, 트랜지스터는 전자와 정공을 이용하므로 내부 저항이 극히 작아서 전력 소모가 적다.
단점 : 열에 약하다. 주파수 특성이 나쁘다. 출력이 약하다.
3. OP-amp 실험
1) 실험결과 및 고찰
-반전증폭기 실험결과
R2 [ΚΩ]
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
출력 [V]
0.903
0.836
0.784
0.740
0.707
0.679
0.655
0.634
0.616
0.600
전압이득
=
출력전압/입력전압
0.903
0.836
0.784
0.740
0.707
0.679
0.655
0.634
0.616
0.600
입력주파수
10Hz
1000Hz
100kHz
R2 [ΚΩ]
10
100
10
100
10
100
출력 [V]
0.917
0.609
0.917
0.609
0.917
0.609
전압이득
0.917
0.609
0.917
0.609
0.917
0.609
-비반전증폭기 실험결과
입력주파수
DC + 1V
1kHz 1Vp-p
100kHz 1Vp-p
궤환저항값 [ΚΩ]
10
100
10
100
10
100
출력 [V]
0.006
0.005
0.006
0.005
0.006
0.005
전압이득
0.006
0.005
0.006
0.005
0.006
0.005
2) 반전/비 반전 증폭기의 작동원리
1. 반전 증폭기의 작동원리
증폭기 기호인 삼각형 내에 있는 무한대 기호는 이상적인 연산 증폭기임을 표시한다. 가상접지에 의해 증폭기 입력단자의 전압은 영이고, 또한 연산증폭기의 입력저항이 무한대이기에 연산증폭기의 입력단자로 전류가 들어 갈 수 없다. 이를 감안하여 신호전압과 출력 전압간의 비인 전압증폭도를 구하면 식(1)이 된다.
(1)
연산증폭기가 이상적인 증폭기이면, 신호전압의 형태나 주파수에 무관하게 식 (1)이 성립된다. 즉, 증폭도는 단순히 두 개인 저항비만에 의해서 결정된다. 식 (1)의 앞에 나타난 음의 부호는 신호전압 Vs 와 출력전압 Vo 간의 위상차가 180°임을 가리킨다. 즉 반전되었음을 나타낸다.
그림의 회로에서, 신호전압에서 우측을 들여다 본 입력저항은 R1 이고, 출력전압에서 좌측을 들여다 본 출력저항은 0(zero) Ω이다.
2. 비반전 증폭기의 작동원리
출력단자와 연산증폭기의 반전입력단자인 (-)에 저항이 연결되어 있다. 이를 부궤환이라고 한다. 만약 출력단자가 비반전 단자인 (+)에 연결되면 이는 정궤환으로 구성되며, 그 특성은 부궤환인 경우와 판이하게 달라진다. 그림처럼 부궤환으로 구성되면 이는 증폭기이지만, 정궤환으로 구성되면 이는 증폭기가 아니다. 따라서 출력단자의 입력 연결 시에 그 극성에 주의해야 한다. 가상접지는 부궤환 회로에서 발생되는 것이지 정궤환 회로에서 발생되는 것이 아니다.
그림에서 연산증폭기의 입력저항이 무한대이기에 신호원에서 회로쪽으로 흐르는 전류 I = 0 이다. 가상접지에 의하여 Vs = n 가 된다. 그리고 n 점에서 연산증폭기의 (-)입력단자 측을 들여 다 본 저항은 무한대이다. 따라서 전압이득은 다음과 같이 주어진다.
(2)
식 (2)로부터 출력전압과 신호전압간의 위상차는 영임을 알게 되며, 따라서 그림 3의 회로를 비반전 증폭기라고 부른다. 식 (2)역시 식 (1)과 마찬가지로 이상적인 연산증폭기란 전제하에서는, 전압이득은 신호원의 전압파형과 주파수에 무관하게 식 (2)로 주어진다.
3) OP-amp 의 실생활 사용
연산, 소신호 증폭, 비교 검출, 발진 등의 다양한 기능을 가지고 있고, 이런 기능을 이용해서 냉장고에서는 온도검출 및 판독, TV에서는 음성 및 영상신호의 증폭 등에 쓰인다.
1.냉장고 -온도검출 및 판독.
2.TV -음성 및 영상신호의 증폭
3.라디오, 오디오, 스피커 등 음성과 관련된 거의 모든 제품에 이용된다.

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