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전자공학실험 4장 BJT 기본 특성 A+ 예비보고서

"전자공학실험 4장 BJT 기본 특성 A+ 예비보고서"에 대한 내용입니다.
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한컴오피스
최초등록일 2024.04.09 최종저작일 2023.09
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전자공학실험 4장 BJT 기본 특성 A+ 예비보고서
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    소개

    "전자공학실험 4장 BJT 기본 특성 A+ 예비보고서"에 대한 내용입니다.

    목차

    1 실험 개요
    2 실험 기자재 및 부품
    3 배경 이론
    4 실험 회로
    5 예비 보고 사항

    본문내용

    1 실험 개요
    -바이폴라 접합 트랜지스터(BJT : Bipolar Junction Transistor)는 N형과 P형 반도체를 샌드위치 모양으로 접합한 구조로, 이미터, 베이스, 컬렉터라고 하는 3개의 단자로 구성된다. 베이스 단자의 전류가 컬렉터 단자의 전류나 이미터 단자의 전류에서 증폭되는 특성을 가지므로, 증폭기로 사용될 수 있다, 이 실험에서는 BJT의 기본적인 동작 원리를 살펴보고, 전류-전압 특성 및 동작 영역을 실험을 통하여 확인한다. 또한 BJT의 전류 증폭도 및 출력 저항을 측정을 통해 확인한다.

    2 실험 기자재 및 부품
    -DC파워 서플라이, 디지털 멀티미터, 오슬로스코프, 함수발생기, Q2N4401(npn형 BJT)1개, 저항, 커패시터

    3 배경 이론
    BJT는 p형과 n형 반도체 3개를 결합하여 만든 소자로서, 그 구성에 따라서 npn형과 pnp형으로 나뉜다. [그림 4-1(a)]는 npn형, [그림 4-1(b)]는 pnp형 BJT의 구조이다. npn형 BJT의 이미터 영역은 n형, 베이스 영역은 p형, 컬렉터 영역은 n형으로 구성되어 있으며, pnp형 BJT의 이미터 영역은 p형, 베이스 영역은 n형, 컬렉터 영역은 p형으로 구성되어 있다.

    [그림 4-2(a)] npn형, [그림 4-2(b)]는 pnp형 BJT의 기호를 나타낸다.

    npn형 BJT는 베이스와 이미터, 베이스와 컬렉터 사이에 PN 접합이 존재하므로, PN 접합의 동작 영역에 따라서 BJT의 동작 영역이 결정된다. [표 4-1]은 npn형 BJT의 동작 영역을 정리한 것이다. EBJ는 베이스와 이미터 사이의 PN 접합, CBJ는 컬렉터와 베이스 사이의 PN 접합을 나타낸다.

    참고자료

    · 없음
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    • 1. npn형 BJT의 기본 동작 원리
      npn형 BJT의 기본 동작 원리는 다음과 같습니다. BJT는 에미터, 베이스, 콜렉터의 3개 단자로 구성되어 있으며, 베이스-에미터 접합은 순방향 바이어스, 베이스-콜렉터 접합은 역방향 바이어스 상태로 동작합니다. 에미터에서 주입된 다수캐리어(전자)는 베이스 영역을 통과하여 콜렉터로 흐르게 되며, 이 과정에서 베이스 전류가 발생합니다. 이러한 BJT의 동작 원리를 이해하면 BJT의 특성과 응용회로 설계에 도움이 될 것입니다.
    • 2. npn형 BJT의 4가지 동작 영역
      npn형 BJT의 4가지 동작 영역은 다음과 같습니다. 1) 차단 영역: 베이스-에미터 접합이 역방향 바이어스되어 콜렉터 전류가 흐르지 않는 영역 2) 포화 영역: 베이스-에미터 접합이 순방향 바이어스되고 베이스-콜렉터 접합이 순방향 바이어스되어 콜렉터 전류가 최대가 되는 영역 3) 능동 영역: 베이스-에미터 접합이 순방향 바이어스되고 베이스-콜렉터 접합이 역방향 바이어스되어 콜렉터 전류가 베이스 전류에 비례하는 영역 4) 항복 영역: 베이스-콜렉터 접합이 역방향 바이어스되어 콜렉터 전류가 급격히 증가하는 영역. 이러한 4가지 동작 영역을 이해하면 BJT의 특성과 응용회로 설계에 도움이 될 것입니다.
    • 3. npn형 BJT의 얼리 효과
      npn형 BJT의 얼리 효과는 베이스-콜렉터 접합의 역방향 바이어스 전압이 증가함에 따라 콜렉터 전류가 증가하는 현상입니다. 이는 베이스-콜렉터 접합의 공핍층 폭이 증가하여 베이스 영역의 유효 길이가 감소하기 때문입니다. 이로 인해 에미터에서 주입된 다수캐리어가 베이스를 통과하여 콜렉터로 도달하는 확률이 증가하게 됩니다. 얼리 효과는 BJT의 출력 특성에 영향을 미치므로, BJT 회로 설계 시 고려해야 할 중요한 요소입니다.
    • 4. 실험회로 1의 I_C-V_BE, I_C-V_CB, I_C-V_CE 특성
      실험회로 1에서 측정한 I_C-V_BE, I_C-V_CB, I_C-V_CE 특성은 다음과 같습니다. I_C-V_BE 특성은 베이스-에미터 전압 V_BE가 증가함에 따라 콜렉터 전류 I_C가 지수적으로 증가하는 모습을 보입니다. I_C-V_CB 특성은 베이스-콜렉터 전압 V_CB가 증가함에 따라 콜렉터 전류 I_C가 약간 증가하는 얼리 효과를 보입니다. I_C-V_CE 특성은 콜렉터-에미터 전압 V_CE가 증가함에 따라 콜렉터 전류 I_C가 포화 영역에 도달하는 모습을 보입니다. 이러한 특성 분석을 통해 BJT의 동작 원리와 특성을 이해할 수 있습니다.
    • 5. 실험회로 1의 α, β 측정
      실험회로 1에서 측정한 α와 β 값은 다음과 같습니다. 전류 증폭 계수 α는 콜렉터 전류 I_C와 에미터 전류 I_E의 비로 정의되며, 일반적으로 0.98 ~ 0.99 사이의 값을 가집니다. 전류 증폭 계수 β는 콜렉터 전류 I_C와 베이스 전류 I_B의 비로 정의되며, 일반적으로 20 ~ 500 사이의 값을 가집니다. 이러한 α와 β 값은 BJT의 특성을 나타내는 중요한 파라미터로, BJT 회로 설계 시 고려해야 할 요소입니다.
    • 6. 실험회로 1의 RC 값 계산
      실험회로 1에서 RC 값을 계산하면 다음과 같습니다. 콜렉터 저항 R_C와 콜렉터-에미터 간 캐패시턴스 C_CE로 구성된 RC 회로의 시정수 τ는 τ = R_C * C_CE 로 계산할 수 있습니다. 이 시정수 τ는 BJT의 동작 속도를 결정하는 중요한 요소입니다. 따라서 BJT 회로 설계 시 RC 값을 적절히 선택하여 원하는 동작 속도를 구현할 수 있습니다. 실험회로 1에서 측정한 RC 값 분석을 통해 BJT의 동작 특성을 이해할 수 있습니다.
  • 자료후기

      Ai 리뷰
      BJT의 동작 원리와 특성을 실험을 통해 체계적으로 분석하고 있으며, 관련 이론과 계산식을 잘 정리하여 제시하고 있다.
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