본문내용
1. 전자 6장 쌍극성 접합 트랜지스터(BJT) 특성
1.1. 실험 목적
BJT의 종류와 단자를 구분하는 방법을 알아보고 alpha와 beta값을 구하여 출력특성을 알아보는 것이 이번 실험의 목적이다.
BJT는 바이폴라 접한 트랜지스터로 전자와 정공 두 가지 캐리어가 전류의 메커니즘에 관여하는 반도체 소자이다. NPN트랜지스터와 PNP트랜지스터의 두 가지 구조가 있으며, 중앙의 단자는 베이스이고 외부층은 각각 콜렉터와 에미터이다. 트랜지스터는 전류를 증폭시키는데 쓰이는데, 작은 전류가 베이스에 인가되면 컬렉터단에서 증폭이 된다. alpha는 베이스 공통 전류증폭률로 이미터 전류와 컬렉터 전류의 비를 나타내고, beta는 이미터 공통 전류증폭률로 베이스 전류와 컬렉터 전류의 비를 나타낸다. 트랜지스터의 특성곡선에는 포화영역, 활성영역, 차단영역, 항복영역이 있다.
이번 실험에서는 먼저 DMM을 사용하여 트랜지스터의 종류와 단자를 구분하는 방법을 알아본다. 이후 공통 Emitter(CE) 회로와 공통 base(CB) 회로에서 입출력 특성, alpha와 beta의 변화, 오실로스코프를 이용한 출력특성 곡선 등을 측정하고 분석한다. 실험 결과를 토대로 공통 Emitter(CE) 회로와 공통 base(CB) 회로의 특성을 비교하고, 오차 발생 원인과 개선 방안을 고찰한다. 이를 통해 트랜지스터의 동작 원리와 특성을 종합적으로 이해할 수 있을 것이다.
1.2. 실험 이론
bjt의 구조와 동작 원리
bjt는 바이폴라 접합 트랜지스터로 전자와 정공 두 가지 캐리어가 전류의 메커니즘에 관여하는 반도체 소자이다. 구조는 두 개의 N형 층이 가운데 P형 층에 의해 분리된 NPN 트랜지스터와 두 개의 P형 층이 가운데 N형 층으로 분리된 PNP 트랜지스터로 나뉜다. 중앙의 단자를 베이스, 외부 단자를 에미터와 콜렉터라고 한다. NPN과 PNP 트랜지스터는 단자에 인가되는 전압의 극성과 전류방향이 반대이지만 나머지 특성은 동일하다.
기본적인 작용은 에미터에서 출발한 정공이 콜렉터에 도달하면 전류가 흐르는 것이다. 작은 전류가 베이스에 인가되면 콜렉터단에서 증폭이 되는데, 이때 베이스 전류 대비 콜렉터 전류의 비인 α와 β가 중요한 특성 값으로 작용한다. α는 베이스 공통 전류증폭률로 에미터 전류 대비 콜렉터 전류의 비이며 약 0.99 정도의 값을 가진다. β는 에미터 공통 전류증폭률로 베이스 전류 대비 콜렉터 전류의 비이며 매우 큰 값을 가진다. 두 값은 α = β / (β + 1)과 같은 관계가 있다.
트랜지스터를 이용한 회로에는 공통베이스, 공통 이미터, 공통 콜렉터 회로가 있는데, 각각의 입력단과 출력단이 다르다. 공통베이스 회로는 이미터가 입력, 콜렉터가 출력이며, 공통 이미터 회로는 베이스가 입력, 콜렉터가 출력이다. 공통 콜렉터 회로는 베이스가 입력, 에미터가 출력이다.
특성곡선은 크게 포화영역, 활성영역, 차단영역, 항복영역으로 나뉜다. 포화영역에서는 베이스-에미터 전압이 일정하고 콜렉터 전압이 증가하면서 콜렉터 전류도 증가한다. 활성영역에서는 베이스-콜렉터 전압이 일정하게 유지되어 콜렉터 전류가 거의 일정하다. 차단영역에서는 베이스에 전압이 걸리지 않아 콜렉터 전류가 흐르지 않는다. 항복영역에서는 베이스-콜렉터 역방향 전압이 너무 커지면 항복 현상이 발생한다.
1.3. BJT의 구조와 동작 원리
BJT는 바이폴라 접합 트랜지스터로, 전자와 정공 두 가지 캐리어가 전류의 메커니즘에 관여하는 반도체 소자이다. BJT는 두 개의 N형 층이 가운데 P형 층에 의해 분리된 구조인 NPN 트랜지스터와 두 개의 P형 층이 가운데 N형 층으로 분리된 구조인 PNP 트랜지스터로 구분된다. 이때 NPN 트랜지스터와 PNP 트랜지스터는 에미터 단자의 화살표를 통해 구분되며, 화살표의 방향은 전류의 흐름을 나타낸다. 두 유형 모두 중앙의 단자는 베이스이며, 외부층은 콜렉터와 에미터로 구성된다. NPN과 PNP 트랜지스터는 각 단자에 인가되는 전압의 극성과 전류 방향이 반대이지만, 나머지 특성은 동일하다.
BJT의 기본적인 동작 원리는 에미터에서 출발한 정공이 콜렉터에 도달하면 전류가 흐르는 것이다. 트랜지스터는 전류를 증폭시키는 데 사용되...
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