예비보고서학과학년학번조성명전자공학과실험 제목트랜지스터의 스위칭 특성과 전류 증폭기1. 1.트랜지스터의 종류 및 동작원리트랜지스터는 3개의 반도체로 형성되어있다. 이 때 사용되는 반도체는 n형 반도체와 p형 반도체가 있다. n형 반도체는 불순물의 에너지 준위가 conduction band에 좀 더 가깝기 때문에 낮은 에너지로도 전자를 쉽게 conduction band로 보낼 수 있다. 그 결과 불순물은 양전하를 띠게 되고 이 때 불순물을 donor라고 한다. p형 반도체의 경우 불순물의 에너지 준위가 valence band에 더 가깝기 때문에 전자를 쉽게 받아들인다. 그 결과 불순물은 음전하를 띠고 이 불순물을 acceptor라고 한다. 전자가 나간 valence band에는 hole이 생기고 이 hole은 전하를 전달하는 역할을 한다.트랜지스터의 종류에는 n형 반도체 2개 사이에 얇은 p형 반도체 1개가 낀 npn형 반도체와 p형 반도체 2개 사이에 얇은 n형 반도체 1개가 낀 pnp형 반도체가 있다. 위의 그림과 같이 중앙의 반도체에는 베이스가 연결 되어있고 양쪽의 반도체에는 각각 콜렉터와 이미터가 연결되어 있다.npn트랜지스터일 경우, 이미터와 베이스사이에 순방향 전압을 연결하면 이미터와 베이스 사이의 공핍층이 중화되어 이미터의 다수의 전자가 베이스로 빨려 들어가고 일부의 적은 전자는 정공과 결합하여 베이스를 거쳐 전원으로 이동한다. 이때 베이스와 콜렉터 사이에 높은 역방향 전압을 연결하면 다수의 전자는 얇은 베이스를 통과하여 콜렉터를 거쳐 전원으로 이동하게 된다. 따라서 많은 콜렉터전류가 흐르고 소수의 베이스 안의 정공과 결합한 전자들이 이미터의 전원으로 이동하여 적은 베이스전류가 흘러 모두 이미터를 거쳐 전원으로 되돌아간다.pnp트랜지스터의 동작원리는 npn트랜지스터와 같고 전원의 방향은 반대이다.2. 트랜지스터의 스위칭회로의 동작 스위치 on 스위치 off 스위치 on 스위치 off3. 트랜지스터가 증폭기로써 쓰일 때 트랜지스터의 동작원리npn트랜지스터의 경우 가운데의 얇은 p형에 베이스 전극이 있고 양쪽의 n형에 각각 이미터와 콜렉터 전극이 있다. 베이스에 -극을 연결하고 콜렉터에 +극을 연결하여 역방향의 전압을 걸 경우 콜렉터의 전자는 +극으로, 베이스의 hole은 -극으로 몰려 트랜지스터 안에서 전류가 흐르지 않는다. 이 때 베이스에 +극을 연결하고 이미터에 -극을 연결하여 순방향의 전압을 걸게 되면 다수의 전자가 베이스로 이동하고 일부의 적은 전자는 정공과 결합하여 베이스를 거쳐 전원으로 이동한다. 콜렉터와 베이스 사이에는 역방향의 전압으로 전류가 거의 흐르지 않지만 접합면 주변에 전기장이 형성되어 이미터에서 온 다수의 전자는 얇은 베이스를 지나 콜렉터를 거쳐 전원으로 이동한다. 따라서 베이스를 거쳐 전원으로 간 소수의 전자에 의해 적은 베이스 전류가 흐르고 콜렉터를 지나간 많은 전자에 의해 콜렉터에는 많은 양의 전류가 흐르게 된다. 이것을 증폭작용이라 한다. 이 때 베이스 전류와 콜렉터 전류의 합은 이미터 전류와 같으므로 베이스 전류가 컬렉터 전류를 제어한다고 볼 수 있다. pnp트랜지스터의 동작원리는 npn트랜지스터와 같고 전원의 방향은 반대이다.4. 실험방법1) npn 트랜지스터의 스위칭 회로① 왼쪽 그림의 회로를 구성한다.② Vdd에 9V DC 전압을 인가한 후, Vin 에 펄스(5Vp-p, 0.5Hz)파형을 인가한다.③ LED가 1초에 한번 씩 깜박이는 것을 확인한다.④ 주파수를 바꿔가면서 깜박임의 정도를 확인한다.2) pnp트랜지스터의 스위칭 회로① 왼쪽 그림의 회로를 구성한다.② Vdd에 9V DC 전압을 인가한 후, Vin 에 펄스(5Vp-p, 0.5Hz)파형을 인가한다.③ LED가 1초에 한번 씩 깜박이는 것을 확인한다.④ 주파수를 바꿔가면서 깜박임의 정도를 확인한다3) 전류 증폭 회로① 왼쪽 그림의 회로를 구성한다.② Vi에 정현파 (10mVp-p, 60Hz)를 인가한다.③ 각각의 저항(Re:10KΩ , Rc:5KΩ)에 흐르는 전류를 측정한다.④ Vo에 오실로스코프를 이용해서 나오는 정형파를 측정한다.
