[반도체공학]BJT

소개

BJT(Bipolar Junction Transistors)특성과 이용의 목적에 대해서 자세히 설명하고자 대학교때 논문자료로 사용 했던 것이고, 다시 재수정하고, 수식관련으로 특성설명과 그림을 통해서 구조적인 특성 세밀이 작성하였습니다. 논문 2.배경이론으로 사용하신다면 아주 좋은 자료임.

목차

1. 서론

2. BJT동작의 기초

3. BJT에 의한 증폭

4. 소수캐리어의 분포와 단자(terminal)전류
4.1 베이스영역에서의 확산방정식의 해
4.2 단자전류의 계산
4.3 단자전류의 근사값
4.4 전류전달률

5. 일반화된 바이어스 방식
5.1 결합된 다이오드모형(The Coupled-Diode Model)
5.2 전하제어 해석

6. 스위칭
6.1 차단(Cutoff)
6.2 포화(Saturation)
6.3 스위칭주기

7. 2차적 효과
7.1 베이스영역에서의 표동
7.2 베이스단축
7.3 애벌랜치 항복
7.4 주입준위: 열적효과
7.5 베이스 저항과 이미터 밀집

8. 트랜지스터의 주파수 한계
8.1 정전용량과 충전시간
8.2 주행시간의 영향
8.3 고주파 트랜지스터

9. 이종접합 쌍극성 트랜지스터

본문내용

3. BJT에 의한 증폭

본 절에서는 트랜지스터 증폭에 관계되는 여러 가지 요소를 다소 단순화하여 검토하기로 한다. 기본적으로 트랜지스터는 이미터와 컬렉터에서의 전류가 비교적 작은 베이스전류에 의하여 제어되므로 증폭기로써 유용하다. 여러 가지 2차적인 효과를 무시하면 그 본질적인 기구는 쉽게 이해할 수 있다. 이 검토에서 단순한 분석은 직류와 저주파의 소신호교류에만 적용된다는 것을 이해하고 전체적 전류(직류와 교류의 합계)를 쓰기로 한다. 몇 가지 중요한 계수들을 써서 트랜지스터의 단자전류 iE,iB 및 iC를 관련시킬 수 있다. 여기서는 컬렉터의 포화전류와 전이영역에서의 재결합과 같은 효과는 무시한다. 이와 같은 가정하에서 컬렉터전류는 전적으로 베이스에서 재결합으로 소멸되지 않은 이미터에서 주입된 정공으로 이루어져 있다. 따라서, ic는 이미터전류의 정공성분 iEp에 비례한다. 즉,
(1)수식공식(비공개)

이 비례상수 B는 단순히 베이스를 넘어서 컬렉터로 가는 주입된 정공의 성분이며, B를 베이스전송률이라 한다. 총 이미터전류 iE는 정공성분 iEp와 베이스에서 이미터로 주입된 전자에 의한 전류성분 iEn로 구성되어 있다. 이미터 주입효율 γ는

(2)수식공식(비공개)


효율적인 트랜지스터가 되기 위해서는 B와 γ가 1에 매우 가까운 것이 바람직하다. 즉, 이미터전류는 대부분 정공에 의하여야 하며(γ≃1), 또 이 주입된 정공의 대부분이 결국은 컬렉터전류에 참여하여야 한다(B≃1). 컬렉터전류와 이미터전류와의 관계는
(3)수식공식(비공개)
곱 Bγ는 전류전달률이라 하는 계수 α로 정의되며, 이것은 이미터 대 컬렉터전류 증폭률을 나타낸다. α는 1보다 작으므로 이들 전류 사이에 실제적인 증폭은 없다. 반면 ic와 iB사이의 관계는 증폭에 대하여 더욱 유망하다.
베이스전류를 설명함에 있어 이미터 접합을 넘어서 주입되어 베이스로부터 소실되는 전자의 비율과 베이스에서 정공과 재결합하는 전자의 비율을 포함시켜야 한다. 어느 경우나 없어진 전자는 베이스전류 iB에 의하여 재공급되어야 한다. 재결합되지 않고 베이스를 횡단하는 주입된 정공의 부분을 B라 하면 (1-B)는 베이스에서 재결합하는 부분이 된다. 따라서, 컬렉터로부터의 역방향 포화전류를 무시할 때 베이스 전류는
(4)수식공식(비공개)
식 (1)와 (4)로부터 컬렉터전류와 베이스전류 사이의 관계를 구하면

(5)수식공식(비공개)


베이스전류에 대한 컬렉터전류의 관계를 나타내는 계수 β는 베이스 대 컬렉터 전류증폭률이다. α는 1에 가까우므로 좋은 트랜지스터에서는 β가 크게 될 수 있으며, 컬렉터전류가 베이스전류에 비하여 클 것이 분명하다.

참고자료

· “SOLID STATE ELECTRONIC DEVICES"-FIFTH EDITION
· 저자 BEN G. STREETMAN, SANJAY BANERJEE 외 MIT사이트외
· "그림"이나"구조층그림"은 여러카페사이트, 여러대학교사이트.