[전자회로] BJT의 특성

본문내용

호의 영향을 받아 흔들리긴 해도 0.5V 에서 0.7V 사이의 플러스 전압이 유지되는 것이 된다.
하지만 만약 바이어스라는 전압이 없으면 플러스 주기의 신호가 들어올때 트랜지스터는 +신호에는 반응을 하지만 마이너스 극성의 주기로 돌아서면 전혀 반응을 안하게 되어 출구 역할을 하는 컬렉터에는 아무런 신호도 나타나지 않게된다.
결과적으로 신호가 증폭된다 하더라도 컬렉터에는 한쪽의 플러스 극성만 계속해서 나타나게 되고 마이너스 주기의 신호는 나타날 수 없게 되어 찌그러진 듯한 음향 상태로 재생되게 되는 것이다.
트랜지스터의 동작
트랜지스터(TR : transistor)의 구조는 pn접합 2개를 맞대어 붙인 형태로 되어 있으며, pnp형과 npn형이 있다. 트랜지스터 기호에서 화살표를 한 것은 이미터와 베이스의 접합이 순방향으로 바이어스 되었을 때의 전류가 흐르는 방향을 표시한 것이다. 여기서는 npn형에 대해서 설명하기로 한다. 트랜지스터를 동작시키기 위해서는 왼쪽 그림과 같이 C-B 접합에 역방향 전압을 가하고 E-B 접합에 순방향 전압을 가하는 것이 중요하다. 순방향 전압이 가해진 E-B 접합에서는 이미터 쪽에서 많은 전자가 공핍 층을 넘어 확산 현상으로 베이스층 으로 유입된다. 유입된 전자의 일부분은 베이스 층의 다수 반송자인 정공과 재결합하여 베이스 전류가 되지만, 대부분의 전자는 베이스 층이 얇기 때문에 확산하는 거리가 짧아 곧 C-B 접합에 도착한다. C-B 접합에 도착한 전자는 공핍층의 전기장에 끌려 컬렉터 층으로 들어가서 컬렉터 단자에 도착한다. 그러므로 이미터 전자는 베이스를 지나 컬렉터로 흐르고, 그 양은 B-E 접합의 순방향 전압 VBE에 의해 자유롭게 조절할 수 있다.
(BJT 바이폴라접합트랜지스터 : 캐리어가 전자 정공 두개라 바이)
트랜지스터 증폭에서 가장 중요한 점은,
트랜지스터의 반송자를 E에서 C로 얼마나 살려보내는 가를 외부 바이어스 전압으로 조정하는 것이다.
넣어준 반송자가 얼마나 베이스에서 재결합하지 않고 나온 것 인지 비가 알파다.(최대 1이안됨.) 이렇게 되면 증폭이 되지 않는다.
하지만 재결합한 인자 즉 베이스전류에서 보면, 재결합한 인자와 재결합하지 않고 컬렉터로 간 반송자의 비는 1 이상이다. 그래서 베이스에 입력을 넣어주는 것이다.
C-E 전압이 B-E 전압보다 클 때 npn 트랜지스터의 경우 B-C간에 역방향바이어스가 생긴다. 에너지준위에 의해 전류가 전자의 확산에 의해 쉽게 흐른다 하지만 실은 vcc의 인력에 의해 전자가 쉽게 밀려온다.
Vcc는 전자를 베이스에서 최대한 재결합 시키지않고 끌어오기 위해 고의적으로 붙인 것이다.
만약 베이스전류를 고정시킨 채로 Vcc가 0부터 상승하면 컬렉터 전류가 증가한다.
(C-E 전압도 점진적으로 상승합니다.)
B-C가 순방향 바이어스라면 C-E 전압은 아직 0.7V보다 작은것이다.(키리호프법칙에 의해서)
그러다 컬렉터전류 가 증가하면서 C-E전압이 0.7V를 초과하면 역바이어스가 걸린다.
그때부터 활성영역 또는 리니어영역 으로 (그전까지는 포화영역이구요 포화점을 향해 달리는..경사곡선)
C-E전압 을 증가시켜도 컬렉터전류는 더이상 상승하지 못하고 일정하게 된다.
이제 이 영역에서부터 컷오프와 함께 스위칭 동작을 설명할 수 있다. (베이스 전류로 크기를 조절한다 )
그런데 어째서 (활성영역에서) 컬렉터 전류값이 일정하지 않고 아주미비하게 상승하는 이유는 베이스는 낮은농도로 도핑되서 얇은데, 얇으면 얇을수록 재결합이 최대한 일어나지 않는다.
전자들이 가뜩이나 얇은 베이스로 와서 재결합을 제대로 못하는데 위에서 역바이어스 먹혀 생긴 공핍층이 넓어지며 베이스자리를 침범한다.

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전자회로,   BJT의 특성,   바이폴라 접합 트랜지스터