전자응용실험 3장 예비 [BJT 출력 특성 측정]

목차

1. 실험 목적
2. 기초 이론
3. 예비 과제

본문내용

1. 실험 목적

바이폴라 트랜지스터의 소자 성능을 평가하기 위하여, 공통 에미터 IC vs VCE 출력 특성 곡선을 측정하고 이 곡선으로부터 Early 전압(VAF)을 측정한다.

2. 기초 이론

1) 바이폴라 트랜지스터 구조
바이폴라 트랜지스터는 NPN형과 PNP형으로 나누어진다. NPN 바이폴라 트랜지스터의 구조가 그림 3.1에 나와 있다. PNP 바이폴라 트랜지스터는 NPN 바이폴라 트랜지스터와 반대의 도핑구조를 가지고 있다. 에미터 아래의 부분이 바이폴라 트랜지스터의 기본 동작이 일어나는 부분이다. 콜렉터는 n+ buried layer, 일정한 도핑농도를 가지는 n 에피택실 레이어, 표면의 n+ 콘택으로 구성되어 있다. 기판은 p형으로 도핑되어 주변의 트랜지스터와 전기적인 격리를 해준다. 즉, 기판과 콜렉터사이에 항상 역방향 전압이 인가되도록 기판에 회로의 가장 낮은 전압을 걸어준다.

2) 바이폴라 트랜지스터 기본 동작 원리
실제의 바이폴라 트랜지스터 동작이 일어나는 부분인 에미터 아래의 1차원 구조와 각 전류 성분이 그림 3.2에 나와 있다. 그림에서와 같이 바이폴라 트랜지스터가 활성영역(active region)에서 동작할 경우 베이스-에미터 접합은 순방향 전압, 베이스-콜렉터 접합은 역방향 전압이 인가된다. 이 경우 순방향 전압이 인가된 베이스-에미터 접합의 전위 장벽이 낮아지기 때문에 에미터에서의 전자는 베이스로 주입되고 베이스에서의 정공은 에미터로 주입된다. 그러나 에미터의 도핑 농도가 베이스의 도핑 농도보다 훨씬 높기 때문에 베이스에서 에미터로의 정공 주입(back injection)은 아주 작다. 에미터로부터 베이스로 주입된 전자는 베이스 폭이 아주 얇기 때문에 (약 1000Å 이내) 베이스 지역를 확산(diffusion)이라는 과정을 거치면서 대부분 콜렉터로 흘러간다. 이때 역방향된 베이스-콜렉터 접합이 전자의 이동을 도와준다. 따라서 그림에서와 같이 에미터로부터 콜렉터로의 전자 이동량(콜렉터 전류=)이 베이스로부터 에미터로의 정공 주입량(베이스 전류=)보다 훨씬 많다. 이것이 바이폴라 트랜지스터의 전류 증폭 작용이다. 전류 이득(β)는 식 3.1과 같이 정의된다.

참고자료

· 없음