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전자회로실험_A+레포트_증가형 MOSFET의 바이어스 회로 평가A+최고예요

전자 회로 실험 1. 증가형 N-채널 MOSFET의 바이어스 회로 동작을 예측한다.2. 전압분배 바이어스 회로에서 드레인 저항 RD가 동작점에 미치는 영향을 확인한다.3. 자기 바이어스 회로에서 소오스 저항 RS가 동작점에 미치는 영향을 확인한다.이론: Metal-Oxide-Semiconductor ‘금속 산화물 반도체 트랜지스터’이다. MOSFET는 게이트(Gate), 소오스(Source), 드레인(Drain)의 3개 단자를 갖는다. 게이트는 BJT의 베이스, 소오스는 이미터, 드레인은 컬렉터 단자와 대응된다.- 게이트 단자에 인가되는 전압의 극성과 크기에 따라 소오스와 드레인 사이의 전류흐름이 제어된다. 소오스는 전류를 운반하는 캐리어를 공급하고, 드레인은 소오스에서 공급된 캐리어가 채널 영역을 지나 소자 밖으로 방출되는 단자이다. MOSFET의 게이트 단자는 산화막으로 절연되어 있어 게이트 단자에는 전류가 흐르지 않는다.저항 R1, R2로 전원전압 VDD를 분배하여 게이트 바이어스 전압 VGQ=VGSQ를 생성한다.MOSFET가 포화영역에서 동작하도록 바이어스된다면, 드레인 바이어스 전류는IDQ = Kn 으로 결정된다. 저항 RD에 의해 드레인-소오스 바이어스 전압은VDSQ = VDD – RDIDQ로 결정된다. 부하선은 드레인 저항 값에 따라 직류-부하선의 기울기가 달라지며 동작점의 위치도 달라진다.전압분배 바이어스 회로에 소오스 저항 RS가 추가되었다. 게이트-소오스 동작점 전압은VGSQ = VGQ – RSIDQ로, 드레인-소오스 바이어스 전압은 VDSQ = VDD – (RD+RS)IDQ로 결정된다. 또한, 드레인 저항과 소오스 저항값에 따라 직류 부하선의 기울기가 달라지며, 동작점의 위치도 달라진다.B. 실험부품 및 실험방법실험부품: DC전원공급 장치, 오실로스코프, 멀티미터, 브레드보드, 저항, 트랜지스터(N-채널 MOSFET 2N7000)실험방법I. N-채널 MOSFET 전압분배 바이어스 회로의 동작점 전류, 전압 측정하기① N-채널 MOSFET의 소오스, 게이트, 드레인 단자를 구별하여 사진과 같이 회로를 구성한다.② DC 전원공급 장치의 출력을 15 V로 설정한다.(VDD = 15 V)③ 드레인 전류 IDQ, 게이트-소오스 전압 VGSQ, 드레인-소오스 전압 VDSQ를 측정한다. (RD=0.51 kΩ)④ 드레인 저항을 바꿔가면서 동작점, 전류, 전압을 측정한다.II. N-채널 MOSFET 자기 바이어스 회로의 동작점 전류, 전압 측정하기① N-채널 MOSFET의 소오스, 게이트, 드레인 단자를 구별하여 사진과 같이 회로를 구성한다.② DC 전원공급 장치의 출력을 15 V로 설정한다.(VDD = 15 V)③ 드레인 전류 IDQ, 게이트-소오스 전압 VGSQ, 드레인-소오스 전압 VDSQ를 측정한다. (RS=0.3 kΩ)④ 드레인 저항을 바꿔가면서 동작점, 전류, 전압을 측정한다.C. 실험결과1) N-채널 MOSFET 전압분배 바이어스 회로의 동작점 전류, 전압 측정하기RD [kΩ]VGSQIDQVDSQ0.511.585 V1.37 mA0.049 V0.681.473 V1.44 mA1.43 V1.01.347 V1.23 mA7.2 V1.21.324 V1.37 mA7.61 V1.51.307 V1.30 mA10.0 V1.81.266 V1.27 mA10.4 V2) N-채널 MOSFET 자기 바이어스 회로의 동작점 전류, 전압 측정하기RD = 2.2 kΩRs [kΩ]VGSQIDQVDSQ0.32.1 V6.83 mA0.0547 V0.511.832 V4.75 mA3.39 V0.681.747 V2.54 mA4.64 V1.01.666 V2.13 mA7.48 V1.21.645 V1.58 mA7.91 V1.51.504 V1.37 mA9.4 VD. 토의전압분배 바이어스 회로에서 드레인 저항이 동작점에 미치는 영향을 확인하고, 자기 바이어스 회로에서 소오스 저항이 동작점에 미치는 영향을 확인하는 실험이다.MOSFET의 기본원리는 캐패시터와 같다. 게이트 단자가 실리콘 산화막에 의해 채널영역과 분리되어 있다. 게이트는 소오스와 드레인 사이의 전류흐름을 제어하는 역할을 하고 소오스는 전류를 운반하는 캐리어를 공급하고 드레인은 소오스에서 공급된 캐리어가 채널영역을 지나 소자 밖으로 방출되는 단자이다. 채널 제작방법에 따라 증가형과 공급형으로 구분된다. MOSFET 동작에 있어서 전류가 소오스와 드레인 사이의 채널영역을 통해서만 흐르며 소오스 또는 드레인에서 기판 쪽으로는 전류가 흐르지 않아야 한다. 즉, 소오스 드레인 기판의 PN접합은 항상 역방향 바이어스이다. BJT와 마찬가지로 MOSFET도 적절한 동작점을 설정하여 출력전압을 증가시키면 전압이득을 키울 수 있다.첫번째 실험인MOSFET 전압분배 바이어스 회로에서 게이트-소오스 전압을 천천히 올렸을 때 특정 전압 이상일 때 전류가 확 튀는 것을 확인하였다. 채널이 형성되어 소오스-드레인 사이에 전류가 흐를 때 실험결과를 보면 VGS와 VDS가 감소하는데 드레인 전류도 감소하는 경향을 보인다는 것을 결과에서 얻을 수 있다. 즉, 비포화모드(Non-Saturation)에서는 닫힌 스위치로 동작한다. 동작점의 위치를 알아보기 위해 직류 부하선의 기울기를 로 구할 수 있다.부하선의 기울기RD기울기0.51 kΩ-1.960.68 kΩ-1.471.0 kΩ-11.2 kΩ-0.831.5 kΩ-0.671.8 kΩ-0.56드레인 저항이 커짐에 따라 동작점도 원점쪽으로 이동하는 것을 알 수 있다.두번째 실험인 MOSFET 자기 바이어스 회로에서는 RS의 저항을 바꿔주면서 실험을 진행하였다. 게이트-소오스 동작점 전압은 VGSQ = VGQ – RSIDQ이고, 드레인-소오스 바이어스 전압은 VDSQ = VDD – (RD+RS)IDQ로 결정된다. 또한, 드레인 저항과 소오스 저항값에 따라 직류 부하선의 기울기가 달라지며, 동작점의 위치도 달라진다. 부하선의 기울기는 이다. RD=2.2kΩ으로 고정된 값이다. 이를 통해 기울기는 아래 표와 같다.부하선의 기울기, RD=2.2kΩRs기울기0.3 kΩ0.400.51 kΩ0.370.68 kΩ0.351.0 kΩ0.311.2 kΩ0.291.5 kΩ0.27증가형 MOFSET의 바이어스는 직류부하선 상에 동작점(Q점)이 설정된다. 소오스 저항이 줄어듬에 따라 기울기도 줄어든다. 따라서 동작점 Q점도 X축쪽으로 이동한다.

자연과학| 2024.04.04| 6페이지| 2,000원| 조회(255)

MOSFET, 전자회로실험, A+레포트, MOSFET 바이어스 회로

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일반화학실험_A+레포트_평형상수 결정

평형상수 결정 토의-색을 비교하는 방법으로 착이온의 농도를 알아내어 착이온 생성 반응의 평형 상수를 결정하는 실험이다. 용액의 색깔을 비교하여 그에 따른 높이 변화를 이용해 착이온Fe(SCN) ^{2+}의 농도를 구하고, 이 반응의 평형 상수K의 값을 구하였다. 화학 반응의 평형 상수는 온도에 의해서만 변하는 값이다. 결국, 주어진 화학 반응에서 반응물의 농도를 다르게 하더라도 온도가 일정하다면 평형 상수는 변하지 않는다. 평형 상수는 반응 혼합물이 평형에 도달하기 위해 진행하는 방향을 예측하고, 평형에 도달한 후 반응물과 생성물의 농도를 계산하는데 사용된다. 빛을 흡수하는 물질이 녹아 있는 용액의 흡광도는 베르의 법칙을 따른다. 일반적으로 백색광이 물제에 닿으면 그 빛은 표면에서 반사, 흡수, 통과되는 빛으로 나누어지는데 물체에 의해 흡수되는 빛의 양은 농도에 따라 다르다. 실험에서는 이러한 현상을 이용하였다. 실험실의 온도가 높아지면, 흡열 반응의 경우 반응물이 줄어들어 평형 상수가 커진다. 발열반응의 경우 반응물이 늘어나 평형상수가 작아진다.실험결과, 온도에 변화를 주지 않았음에도 불구하고 평형상수의 값이 모두 다르게 나타내고 있다. 이러한 오차의 원인은 첫째, 실험에서는 Fe3+와 SCN-가 모두 반응했다고 가정하고 실험을 진행하였다. 가정과는 다르게 실제로는 두 이온이 모두 반응하였는지 알 수 없기 때문에 반응 환경에 따라 실제 반응한 정도와Fe(SCN) ^{2+}의 농도는 변화할 것이다. 둘째, 실험에서 ‘비색법’을 사용하였는데 이는 눈으로 판단하는 방법이라 개인마다 차이가 발생할 수 있고 특히 시험관 1과 2를 비교했을 때는 색이 거의 같게 보였다. 이러한 한계가 오차에 큰 영향을 미쳤을 것이다. 마지막으로 온도이다. 평형 상수는 반응시 반응물의 양에 따라 변화하지 않지만 온도에 큰 영향을 받는다. 실험실의 온도는 일정하지 않으며 실험을 진행하면서 시험관을 옮기는 과정에서 온도가 변화할 수 있기 때문에 일정하지 않은 온도로 인해 평형 상수 값에 영향을 끼칠 것이다. 이외에도 사용한 시험관의 지름이 모두 동일해야 한다. 비색법을 사용하기 때문에 시험관의 지름이 달라지면 용액의 깊이가 달라지기에 용액의 두께를 비교하는데 어려움이 생긴다.

자연과학| 2024.04.04| 1페이지| 2,000원| 조회(148)

일반화학실험, 토의, 평형상수

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일반화학실험_A+레포트_화합물의 조성결정

6. 관찰가열기 위에 시료가 담긴 비커를 올리고 가열할 때 비커안의 물방울이 맺혔다. 염화바륨 이수화물의 수분이 증발한 것을 확인하였다.(실험 결과에서 수분이 0.25g이 증발하였다.) 황산을 넣고 가열할 때 황산을 넣자마자 비커안이 뿌옇게 흐려졌다. 이것은 바륨의 황산염이다. 황산바륨은 물에는 녹지 않고 진한 황산에 녹기에 순수한 황산바륨을 얻기위해 진한 황산을 넣은 예비레포트의 가설과 일치한다. 이후 흰색의 침전물을 여과해 건조시켜 황산바륨을 얻었다.7. 토의정량 분석의 하나인 중량분석법을 이용하여 염화바륨 이수화물 속의 바륨의 함량을 결정하는 실험이다. 실험에서 중량분석법은 시료에서 분석 대상이 되는 성분을 침전해 순수한 물질로 분리해 무게를 측정하여 정량하는 방법으로 사용되었다. 각 원소의 총 질량을 화학식 단위의 전체 질량으로 나누어서 나온 각각의 몫을 100%로 곱하면 백분율을 구할 수 있다. 처음 시료를 HCl을 첨가하는 이유는 다른 침전을 막기 위해 넣은 것이다. 증류수는 상온에 나두면 공기중의 이산화탄소가 녹기 때문에 150도로 가열해 공기 중의 이산화탄소를 제거하는 것이다.처음에 가열하여 (반응식1)에 의해 염화바륨 1.82g를 얻었다. 염산과 황산을 넣어 가열할 때는 (반응식2)에 의해 BaSO4 2.41g을 얻었다.(여과지의 무게를 제거한 무게이다.) 백분율 조성을 이용하여 시료 중 바륨의 조성을 계산하였다. 우리 조에서 바륨의 조성은 69.9%로 이론값 56.2%와 비교하면 오차율이 24.3%가 도출되었다. 오차 원인에 대해 분석하자면 첫째, 가열기를 이용해 가열할 때 가열기의 150도가 실제 150도와 다르다고 하였다. 염화바륨 이수화물은 125도로 가열하여 탈수시키면 무수물이 발생하는데 실제 상온에서는 조금씩 달라질 수 있다. 그렇기에 시료 주변에 증기가 생기지 않을 때까지 가열을 오래하여 수분을 완전히 제거했어야했다. 둘째, 감압기를 이용해 황산바륨을 걸러내어 건조를 시킨다. 거름종이를 때어내는 과정에서 황산바륨이 떨어져 무게 측정에 오차가 있었다. 시계접시와 함께 무게를 재어 시계접시의 무게를 뺐다면 정확한 실험결과가 나올 수 있을 것이다.

자연과학| 2024.04.04| 1페이지| 2,000원| 조회(265)

일반화학실험, 토의, 화합물의 조성

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일반화학실험_A+레포트_전기분해와 전기도금

전기분해와 전기도금5. 결과 및 계산과정구리선(+): Cu(s) → Cu 2+(aq) + 2e- (산화) :구리가 구리조각에 석출되었다.구리판(-): Cu 2+ + 2e- → Cu(s) (환원) :구리가 전자를 잃고 이온이 되었다.*전류의 이동: (+) → (-) *전자의 이동: (-) → (+)① 이론 석출량(g):② 전기 효율(%): (실제석출량)/(이론 석출량) x (100%)③ 그래프 그리기6. 토의산화 환원 반응을 이용해 전류가 생성되는 실험을 하였다. 전지에서 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 과정에서 산화-환원 반응이 분리된 장소에서 일어나며 전자가 도선을 통하여 흐르게 된다. 전지는 산화-환원 반응을 통해 이동하게 되는데 이때 +극 역할을 하는 구리선에서 구리가 전자를 잃고 이온이 되는 산화 반응이 일어나고 ?극 역할을 하는 구리판이 전자를 얻어 구리가 석출되는 환원반응이 일어나게 된다. 황산구리 ? 황산 용액에 전극과 구리선, 구리판을 연결시켰을 때 자발적으로는 반응이 일어나지 않아 두 전극에 만들어지는 전위차보다 더 큰 전위차를 가진 전류를 흘려주어 전기분해가 일어나게 하였다.실험에서 전해질의 수용액이나 용융점에 전극을 담그고 직류 전류를 통하면 두 전극에서 화학 변화를 일으키게 된다. 이 과정에서 전기에너지가 화학에너지로 변하게 되고 이것을 전기분해라고 한다. 실험 결과 구리판에 석출된 실제 무게는 30.11g-29.60g=0.51g이었다. 그에 따른 이론 석출량은 0.47g 이었다. 이를 통해 계산한 전기 효율은 108%가 나왔다.원래는 100% 이하로 나와야 하는데 높게 나온 이유를 예상해보면 첫째, 실험이 끝나고 구리판의 나중 무게를 측정할 때 이물질을 정확히 제거하지 않았거나 구리 이외의 다른 불순물이 석출되었을 수 있다는 것이다. 왜냐하면 황산구리 ? 황산용액을 새 것으로 한 것이 아닌 이전 실험에서 사용한 것을 그대로 사용하였기에 불순물이 포함되어 있을 수도 있기 때문이다. 또 전류를 흘려줄 때 전류의 세기가 실제 세기보다 더 작게 측정되었을 수도 있다.(도선의 저항, 멀티미터와 파워서플라이에도 저항이 존재한다.) 그리고 다른 오차 원인은 결과 값의 그래프를 보면 순간 전류량이 증가하는 곳이 있는데 실험 도중에 전류값이 낮게 측정되어 순간 전류값을 올려서 제대로 된 결과값이 나오지 않았다.이런 오차를 줄이기 위해서는 전해질의 수용액인 황산구리 ? 황산용액을 실험 시작 전에 새 것을 사용하여 불순물의 침전을 줄이고 전류를 흘려주는 세기를 처음에 정확히 맞추고 시작한다. 그리고 실험이 시작되면 교반하는 마그네틱 바에 구리판과 구리선이 닿지 않게 하고 구리판끼리 겹치거나 구리판과 구리선이 닿지 않도록 주의한다. 실험을 하는 동안 +극에 수소 기체가 발생하여 환원 반응이 일어나는 것을 막아 전류의 흐름을 방해하여 전류가 떨어지는 ‘분극현상’이 발생할 수도 있는데 이때는 교반 속도를 증가시키는 것으로 전류가 떨어지는 것을 막아 좀 더 정확하게 실험을 진행할 수 있다.

자연과학| 2024.04.04| 1페이지| 2,000원| 조회(138)

일반화학실험, 토의, 전기분해, 전기도금

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일반화학실험_A+레포트_용해도곱 토의

용해도곱 토의증류수 및 농도가 각기 다른 수산화나트륨 용액에 수산화칼슘으로 포화시킨 후 남은 수산화칼슘을 제거한 후 적정하여 OH-의 농도를 구해 용해도 상수를 결정하는 실험이다. 용해도곱은 온도에 따라 다른 값을 가진다. 용해도곱은 일정한 용매의 양에 녹일 수 있는 용질의 양을 나타내는 용해도와 같은 의미를 가지지만, 물에 녹지 않는 용질의 특성을 나타낼 때 유용하게 사용된다. 실험에서는 농도를 알고 있는 수산화 나트륨 용액에 수산화 칼슘을 포화시킨 후에 감압장치를 통해 거르고 용액 속에 남아 있는 OH-의 농도를 0.10M 염산 표준 용액으로 붉은색에서 무색으로 변할 때까지 적정하였다.실험결과, 감압장치로 거른 용액의 온도를 측정하였을 때 4가지 모두 21도로 비슷한 온도로 측정되었다. 그렇지만 이론값인 1.3...과는 조금 차이가 나는 값으로 계산된다. 이러한 오차 원인에는 첫째, 실험실의 온도이다. 감압장치를 이용해 용액을 거른 후 거른 용액의 온도를 그 자리에서 측정했어야 했는데 자리로 와 용액의 온도를 측정하였다. 용액의 온도가 4개 모두 비슷하게 나온 이유도 이것 때문일 것이다. 둘째, 용액의 적정에서 오차가 발생하였다. 0.1M 염산 표준 용액으로 적정할 때 붉은색에서 무색으로 바뀐다. 원래 적정할 때 눈으로 색을 알아보기에 좀 더 정확한 적정을 위해 삼각 플라스크 밑에 흰 종이를 깔아 무색으로 변할 때를 체크한다. 이 과정이 없었기에 이론에서 예상하는 적정값보다 많거나 적게 넣어 OH-의 농도에 오차가 생기고 이것은 칼슘이온 농도의 오차로 이어지기에 이론값과 다르게 계산되었다.마지막 실험을 진행할 때 0.1M의 NaOH에서 수산화칼슘이 녹아서 생긴 OH-의 농도가 음수가 나왔는데(결과값은 절댓값 처리함) 원인을 찾아보자면, NaOH용액에 초기 농도이다. 이럴 경우에도 초기 수산화이온의 농도 값뿐만 아니라 칼슘 이온의 농도에 모두 영향을 끼치게 되어 서로 다른 용해도곱 상수가 나올 수 있다. 또한, 적정 부피가 더 적게 측정되었다면 용액 속에 수산화이온의 농도가 실제보다 더 적게 나올 수 있다. 또는 실제 염산에 농도가 0.1M 농도 보다 더 진했다면 적정 시 더 적은 염산이 필요했을 것이고 음수값이 나올 수 있는 요인이 된다.

자연과학| 2024.04.04| 1페이지| 2,000원| 조회(89)

일반화학실험, 토의, 용해도곱

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