a. 포화영역(Saturation Region) : 컬렉터전류에 대한 컬렉터-이미터간 전압이 비선형성을 띄우는 영역이다. b. 차단영역(Cut-Off Region) : 트랜지스터에 최소전류를 흐르게 하는 영역이다.c. 활성영역(Active Region) : 선형 전압조절이나 증폭 등의 용도로 사용되는 영역이다.d. 항복영역(Breakdown Region) : 트랜지스터의 정격보다 큰 영역으로 트랜지스터를 구동하는데 있어서 사용하지 않는 영역이다.<중 략>
실험 제목 : 쌍극접합 트랜지스터실험 날짜 : 2022. 5. 10.(화)실험 목적▶쌍극접합 트랜지스터의 바이어스에 대해 이해하고, 이 미터-베이스 회로에서 전류에 대한 순방향과 역방향 바이어스의 효과를 측정할 수 있다. ▶이미터-베이스 회로에서 컬렉터 전류에 대한 순방향과 역방향 바이어스의 효과를 측정한다.1. 이론 및 실험 원리1.1 트랜지스터(Transistor)- 트랜지스터는 재료에 따라 크게 게르마늄(Ge)과 실리콘(Si) 트랜지스터로 나눌 수 있으며, 대부분의 경우 실리콘 트랜지스터를 사용한다. 트랜지스터의 장점과 단점장점● 작고 가벼워서 장치의 소형화가 가능하다.● 낮은 전압에서도 동작하며, 전력소모가 적다. ● 회로에 연결되는 단자의 수가 작다. ● 예열 시간 없이 전력이 공급되면 즉시 동작한다. ● 열을 많이 내지 않는다.단점● 열에 의한 민감도가 높다.1.1 쌍극접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor)- 트랜지스터는 반도체 다이오드의 기능이 확장된 것이다.쌍극접합 트랜지스터● PNP형 트랜지스터 : 2개의 넓은 P형 실리콘 판 사이에 아주 얇은 N형의 실리콘을 끼워 넣어 만들어진 트랜지스터이다. ● NPN형 트랜지스터 : 2개의 넓은 N형 실리콘 판 사이에 아주 얇은 P형의 실리콘을 끼워 넣어 만들어진 트랜지스터이다. ● 왼쪽의 웨이퍼는 이미터(emitter:방출기), 중간의 웨이퍼는 베이스(base), 오른쪽 웨이퍼는 컬렉터(collecter:수집기)이다.● 트랜지스터를 바이어스시키기 위해 이미터-베이스(순방향) 구성의 다이오드와 컬렉터-베이스(역방향) 구성의 다이오드로 간주할 수 있다. ▶B-E : 일반 다이오드 기능▶C-E : 종속 전류원 기능① NPN 접합 트랜지스터의 바이어싱● 이미터-베이스간은 VEE에 의해 순방향 또는 낮은 저항방향으로 바이어스된다.
1.1 제너다이오드(Zener Diode)- 역방향에서의 항복 전압을 낮추어 준 소자로, 역방향 바이어스 시 양단 사이의 전압강하가 일정한 특성을 가진 다이오드이다. 일반적인 PN접합다이오드와는 다르게 역방향 바이어스 상태로 주로 사용하며, 항복영역에서 다이오드가 파괴되지 않고 사용이 가능하다.① 주요 용어 정의- 역포화 전류( Is ) : 제너다이오드가 역방향 바이어스되었을 때 다이오드에 흐르는 작은 역전류이다.- 애벌란치 효과 : 산사태(Avalanche)라는 뜻으로, 전자가 공핍층에서 가속하면서 전자-전공 쌍과 충돌하게 되고, 이로부터 분리된 전자가 다른 쌍과 충돌하면서 캐리어가 기하급수적으로 늘어나는 현상이 마치 산사태와 같다는 점에서 유래되었다.- 제너 효과 : 반도체 따위에 고전압을 걸었을 때 가전자대 상단의 에너지가 매우 가까운 부분의 전도대 하단의 에너지로 이동되는 터널 효과로, 가전자대에서 전도대로 전자 이동 확률이 커져 전류를 생성하는 현상이다. 즉, 이러한 터널링으로 인해 N영역에서 P영역으로의 전류 흐름이 나타나는 것을 제너 효과라고 한다.- 제너 항복전압 : 제너다이오드의 항복전압으로, I-V곡선 상에서 일반적인 PN접합다이오드 보다 오른쪽에 위치해있다. 항복전압이란 다이오드에 역방향 전압을 계속 증가시켰을 때 전류가 급격히 음(-)의 방향으로 증가하는 순간의 전압이다.- 회복시간 : 제너항복 전류상태(역바이어스)와 비제너 전류상태(순바이어스) 사이로 제너다이오드를 스위칭시킬 때 걸리는 시간을 말한다.- 누설전류 : 다이오드에 역방향 전압이 걸렸을 때 실제 다이오드에 흐르는 아주 미세한 전류이다.② 제너다이오드의 동작● 다이오드가 순방향 바이어스일 때 단락 스위치처럼 동작하고 이때 순방향 전류는 공급전압의 증가에 비례하여 증가한다.● 다이오드가 역방향 바이어스일 때 역포화전류 Is가 흐르게 되는데 이는 공급전압이 항복전압에 이를 때까지 일정한 값
1. 이론 및 실험 원리1.1 반파정류- 교류전압을 인가하였을 경우 양(+)의 주기는 도통되고 음(-)의 주기는 차단시킴으로써 양(+)의 파형을 가지는 정류이다.② 실제 다이오드의 반파정류● 전원전압이 양(+)의 값을 가지더라도 문턱전압 이상이어야만 다이오드가 ON되어 전원전압이 문턱전압만큼의 전압강하를 뺀 전압이 부하의 출력전압으로 나타나게 된다. ● 한편, 전원전압이 양(+)의 주기에서 문턱전압보다 낮은 경우와 전원전압이 음(-)인 경우 역방향 바이어스가 되어 다이오드가 OFF되고 전류는 흐르지 않는다. 역방향 바이어스일 때 부하전압이 0이 되므로 다이오드에 전원전압이 모두 걸리게 된다.1.2 전파정류- 교류의 전원이 음(-)의 주기일때도 양(+)의 주기일 때와 같은 방향의 전류가 부하에 흐르게 함으로써, 모든 주기에서 양(+)의 파형을 가지는 정류이다.① 이상적 다이오드의 반파정류- 교류회로에서 반파정류 출력전압 평균값● 윗 저항에 걸린 전압 vi1은 전원전압의 절반이지만 위상이 동상이므로 윗 다이오드가 ON되어 전류가 도통되고 양(+)의 파형이 그림과 같이 부하저항 RL에 걸리게 된다. 즉, vi1전압이 부하저항 양단에 걸린다.● 전원전압 vi<0 일 때 아래쪽 저항에 걸린 전압 –vi2는 양(+)의 값을 가지기 때문에 아래쪽 다이오드가 ON되어 전류가 도통되고 양(+)의 파형이 그림과 같이 부하저항 RL에 걸리게 된다. 즉, vi2전압이 부하저항 양단에 걸린다.② 실제 다이오드의 전파정류● 전원전압이 부호와 관련없이 문턱전압 이상이어야만 문턱전압만큼의 전압강하를 뺀 전압이 부하의 출력전압으로 나타나게 된다. 또한, 전원전압이 음의 주기일 경우, 출력전압은 180°반전되어 양(+)의 파형으로 나타난다.● 이러한 전파정류의 경우, 전원전압의 1/2이 부하에 걸리며, 다이오드가 OFF되었을 경우 기존 부하의 2배가 걸리기 때문에 첨두전압이 이 보다 높아야 한다는 비효율적인 측면이 존재한다.
I. 실험목적● 재료의 물성 중 하나인 경도에 대해서 이해할 수 있다. 강도와 경도의 차이점을 구분하여 설명할 수 있으며, 강도시험과 경도시험의 보편적인 특징을 비교할 수 있다.● 경도시험의 종류를 알고 특히 압입 경도 시험에 사용하는 브리넬, 로크웰, 마이크로비커스 경도 시험기와 반발 경도 시험에 사용하는 쇼어 경도 시험기의 각기 다른 사용 방법과 표기법, 원리 등을 알 수 있다.● 나아가 각 결과값을 비교하여 재료의 경도를 읽고 분류할 줄 알며, 공학도로서 기계요소 등을 설계할 때 적절한 재료를 선정할 수 있는 기초 소양을 함양할 수 있다.II. 관련 이론1. 기계적 성질① 강도(strength) : 물체의 튼튼한 정도이며, 재료에 하중이 가해질 때 재료가 파괴되기까지의 저항을 그 재료의 강도라고 한다.② 경도(hardness) : 물질 표면의 단단함과 무른 정도를 나타내며, 국부 소성변형에 대한 재료의 저항을 그 재료의 경도라고 한다.