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전기공학실험1 4장 접합 다이오드의 특성 결과 평가A+최고예요

접합 다이오드의 특성(4장 결과)전기공학실험1전기공학과1.실험 목표1.순방향 및 역방향 바이어스 전압이 접합 다이오드의 전류에 미치는 효과를 측정한다.2. 접합 다이오드의 전압전류 특성을 실험적으로 결정하고 도시한다.3. 접합 다이오드를 저항계로 시험하는 법을 익힌다.2.사용 기기 및 부품1. 전원: 가변 dc 전원 공급장치2. 계측기: 회로 시험기3. 저항: 2W 250옴4. 반도체: 1N 4154, 1N 34A5. 기타: ON/OFF 스위치3. 실험 이론반도체는 저항률이 도체와 절연체 사이에 존재하는 고체를 말한다. Ge, Si를 유용한 반도체 재료로서 사용하려면 순도가 99.9% 정도로 불순물을 제거하는데 이러한 반도체를 순수 반도체라 하고, 상온에서는 도전율이 낮으므로 도전율을 높이기 위해 3가나 5가의 불순물을 미소하게 첨가하여 p형 또는 n형 반도체로 만든다.반도체에서 전류를 운반하는 캐리어는 자유전자와 정공이 있다. 한 반도체에 두 가지의 캐리어가 존재할 때 보다 훨씬 더 많이 있는 캐리어를 다수캐리어라 하고, 적게 있는 캐리어를 소수캐리어 라고 한다.N형 반도체는 Sb, P, As와 같은 5가 원소를 진성반도체 Ge, Si 에 첨가하여 만들며, 여기서 다수 캐리어는 자유전자가 된다. P형 반도체는 B ,Ga, In과 같은 3가 원소를 진성반도체 Ge, Si 에 첨가하여 만들며, 여기에서 다수캐리어는 정공이 된다. 이와 같은 p형 반도체와 n형 반도체가 금속적으로 접합되면 pn접합 다이오드가 된다. 이 pn접합은 전기적으로 어느 한쪽 방향으로만 전류가 흐르게 되는데 바로 다이오드의 주된 특성이다.순바이어스시 다이오드는 다수캐리어의 이동에 의해 충분한 전류가 흐르고, 역바이어스시 다이오드는 소수캐리어의 이동으로 인해 미소한 누설전류만 흐르게 되고, 다이오드의 순방향 저항은 매우 작으나 역방향 저항을 대단히 커지게 된다. 이와 같은 다이오드의 접합, 전류 관계를 수식으로 표현하는 방식은 I = I(s){e^(qv/nhT)-1} 이다.전자적인 시스템의 해석이나 설계에서 고려해야 할 가장 중요한 피라미터는 온도이며, 반도체소자의 모든 특성에 영향을 미치고 있다.4.실험방법(가)다이오드의 바이어스1.Si 다이오드가 주어지면 anode와 cathode 단자를 확인하라.2. 그림 4-8 회로를 결선하여라. 다이오드는 순바이어스로 되어 있다. 여기에서 V는 dc전압을 측정하기 위한 VTVM이고, M은 다이오드에 흐르는 전류를 측정하기 위한 회로시험기이다. 또한, 250옴 저항은 실험중 실수로 인하여 다이오드에 과전류를 흐르게 하여 다이오드가 파괴되는 일이 없도록 하기 위한 전류제한 보호 저항이다.3.다이오드의 양단의 전압 Vak 가 0.65V가 되도록 가변 dc 전원장치 V(AA)의 출력전압을 조정하고, 이 때 다이오드에 흐르는 전류를 측정하여 표 4-2에 기록하라.4. 이 회로에 있는 다이오드 방향을 바꾸어라. 이 경우 다이오드는 역바이오스가 된다.5. 다이오드 양단의 전압 V(AK)가 1.5V가 되도록 가변전원 V(AA)를 재조정하고, 이때 다이오드에 흐르는 전류를 측정하여 표4-2에 기록하여라.6. Ohm 의 법칙에 의하여 순바이어스 및 역바이어스의 다이오드 저항을 계산하여 표 4-2에 기록하라.(나)전압전류의 특성7.그림 4-8 회로에서 다시 순바이어스가 되도록 다이오드의 방향을 바꾸어라.8. 다이오드 양단의 전압이 0V가 되도록 dc전원 V(AA)을 조정하고, 만일 이때 전류가 흐르면 측정하여 표 4-3에 기록하여라.9. 표 4-3에서와 같이 V(AK) 전압을 0.1V씩 증가시킬 때 각각의 전압에 따른 전류를 측정하여 표4-3에 기록하라. 다이오드 순방향 저항치를 계산하여라.10. 다시 회로의 다이오드 방향을 바꾸어서 역바이어스가 되도록하라.11. V(AK)를 0V~25V 까지 5V씩 증가시킬 때 이에 따른 전류를 측정하여 표 4-3에 기록하라. 다이오드 역방향 저항을 계산하여라.12. 순바이어스 및 역바이어스에 대한 전압, 전류 관계를 나타내는 그래프를 방안지에 도시하라.(다)저항측정13.회로에서 다이어드를 떼어내어 이 다이오드의 순방향 및 역방향 저항을 회로시험기의 R X 100 저항 range로 측정하여 표 4-4에 기록하라.표 4-2바이어스V(AK) [V] I [mA] R (diode) [Ω]순방향 바이어스0.6 1.27 458.33역방향 바이어스1.5 0.28표 4-3순방향 바이어스 역방향 바이어스V(AK) [V] I [mA] R[Ω] V(AK) [V] I [mA] R[Ω]0 0.27 35.163 0 0.27 35.1530.1 0.27 352.24 -5 0.28 15.45k0.2 0.28 702.48 -10 0.28 34.27k0.3 0.35 836.410.4 0.56 712.650.5 0.82 594.160.55 0.95 555.230.6 1.27 458.330.65 4.21 148.120.7 7.83 88.740.75 24.65 12.58표4-4다이오드 R(forward) [Ω] R(reverse) [Ω] R(reverse)/R(forward)1N 4154 211.4K실험결과 및 고찰다이오드는 순방향 전압을 걸면 커팅전압 밑에서는 거의 전류가 흐르지않지만 커팅전압을 넘기게 되면 전류가 대폭적으로 이론적으로는 상승하며 역전압 즉 커팅전압 밑에서는 전류가 거의 흐르지않는다 표1번을 보면 순수다이오드의 순방향 저항과 역방향 저항을 알 수 있는데 순방향 저항도458ohm으로 높게 나온 편이지만 거꾸로 역방향 저항을 측정해 보았을 때 저항이 거의 무한대를 향하는 것을 볼 수 있다 이는 전극을 걸어 주었을 때 캐리어들 (정공,전자)등이 원할 하게 교류 할 수 있는 것을 서로 떨어지게 해서 방해하기 때문이며 순방향을 걸었을 때는 캐리어들이 교류 할 수 있는 환경이 되기때문에 전류가 대폭적으로 상승하게 되는 것이다.보통 다이오드의 커팅전압은 0.7V인데 원래 이론상 커팅전압 밑에서는 저항이 매우 크고 전류 값은 거의 없어야 하지만 실험결과를 보면 미미하게 전류가 상승하는 것을 볼 수 있다. 이는 이론과는 다르게 커팅전압이 되지않는 전압에서도 약간의 캐리어들이 이동하는 것을 알 수 있었다.역전압을 걸었을 때 전류가 거의 흐르지 않고 저항도 크게 나오는데 이것은 역방향 다이오드의 특성으로 역전압에서는 전류가 흐르지 못한다는 것을 확인하였다.또한 커팅전압에서 생각보다 큰 전류가 흐르지 않았는데 이는 회로에 저항을 연결해 줌으로써 갑자기 전류가 흐르는 것을 방지하는 역할을 했다는 것을 보여준다.실험 값이 대체로 잘 나왔지만 이론 값과는 약간의 오차를 보여주었는데 그 원인으로는 선로 내부와 브레드보드 자체의 저항이 있을 수 있고, 선로 간에는 가상의 커패시터가 존재하여 약간의 오차를 발생시킬 수 있으며 다이오드 자체의 저항 값이 이론 값과는 다르기 때문에 오차가 발생하였을 것이다.이번 실험을 통해 순방향 및 역방향 바이어스 전압이 접합 다이오드의 전류에 미치는 효과 측정하여 확인 할 수 있었고 접합 다이오드를 저항계로 시험하는 법을 익힐 수 있었다.질문들2) 접합다이오우드가 도통상태가 되기 위한 조건은 무엇인가?

공학/기술| 2021.12.02| 7페이지| 1,500원| 조회(207)

결과레포트, 접합 다이오드의 특성 결과, 전기공학실험1

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전기공학실험1 10장 BJT의 특성 및 바이어스 결과

BJT의 특성 및 바이어스(10장 결과)전기공학실험1전기공학과실험 목표트랜지스터의 bias에 익숙시킨다.에미터-베이스 회로에서 순방향 및 역방향 bias가 에미터-베이스 전류에 미치는 영향을 측정한다에미터-베이스 회로에서 순방향 및 역방향 bias가 콜렉터 전류에 미치는 영향을 측정한다.I(CBO) 를 측정한다.사용 기기 및 부품1. 전원: 1.5V와 6V DC전원2. 계측기: 2개의 (mA)전류계, VTVM, 회로시험기3. 저항: 1/2W 100옴, 820옴4. 반도체: 2SC1815, 2SA10155. 기타: 2W 2.5k옴 가변저항, 2개의 ON/OFF 스위치3. 실험 이론트랜지스터는 그림 10-1과 같은 구조를 갖는 3측 반도체 소자이다. pnp형과 npn형 두가지의 형의 트랜지스터가 있다. 그림 10-2는 트랜지스터의 회로기호를 표시하고 있다.트랜지스터는 에미터, 베이스, 콜렉터 라는 3개의 단자가 있다. 이와 같은 3단자 소자를 BJT라고 하는데 쌍극성이라는 용어는 전자와 정공 두 캐리어가 트랜지스터의 동작에 관여한다는 사실에서 비롯된다.트랜지스터가 정상동작상태에서는 활성영역에 있어야한다. 즉, 에미터접합은 순방향으로 바이어스되고 콜렉터접합은 역방향으로 바이어스된다. 활성영역에서의 pnp형 트랜지스터에 대한 각 전류성분을 그림 10-3에 나타내었다.에미터 전류 I(E) = I(Ep) + I(En)콜렉터 전류 I(C) = I(Cp) + I(Cn)베이스 전류 I(B) = I(E) – I(C) = I(B1) + I(B2) – I(B3)으로 구성된다.베이스 수송계수 α(r) = I(Cp)/I(Ep) 이상적으로는 1이다.에미터 주입효율 Γ = I(Ep)/I(E) = I(Ep) / {(En) + I(Ep)} 이고, I(En)->0이면 Γ->1이 된다.α(dc) = IC /I(E) = {I(Cp) +I(Cn)} / {(En) + I(Ep)} 이고, I(Cp)>>I(Cn) 이므로α(dc) = Γ α(r) 인 관계가 있다.β(dc) = IC /I(B) = IC / E 와 Collector를 따라 흐르는 전류, IC 사이의 관계를 그린 그래프다. 처음 VCE가 낮을 때, IC 가 VCE와 선형으로 비례하나, 곧 IC 는 VCE 에 관계없이 일정한 값을 가진다.베이스 공통구성Pnp 및 npn 트랜지스터의 베이스공통구성을 그림 10-4에 나타내었다. 베이스 공통 트랜지스터의 동작을 나타내는데 필요한 특성곡선이 있는데, 입력특성을 나타내는 에미터 특성과 출력특성을 나타내는 콜렉터 특성이 있다. 콜렉터 특성에는 활성, 차단, 포화영역의 3가지 기본영역이 있다. 활성영역에서는 콜렉터 접합은 역 바이어스되고, 에미터접합은 순 바이어스가 된다. 에미터전류(I(E))가 0이 될 때, 콜렉터 전류는 그림 10-5에서 표시한 바와 같이 역방향 포화전류 I(CO)를 흔히 I(CBO)라 표시한다. 여기서 α를 근사적으로I(C) / I(B) 라고 표시한다.에미터공통구성가장 흔히 사용되는 트랜지스터 구성이 그림 10-6에 있다.에미터가 베이스단자와 콜렉터단자 둘다에 공통되어 있다. 이 구성에서 두가지 특성을 콜렉터 특성과 베이스 특성이다. 출력특성 곡선상에는 활성, 차단, 포화영역의 세가지 영역이 있다. 활성영역에서는, 콜렉터접합은 역 바이어스가 되고, 에미터접합은 순바이어스가 된다. 에미터 공통구성의 활성영역에서 전압, 전류 및 전력증폭이 일어난다.IC = α I(E) + I(co)I(E) = I(c) + I(B) 이므로, I(c) = α( IC + I(B) ) + I(co)IC = { α I(B) / (1 – α) } + { I(co) / (1 – α) } , I(B) = 0일 때는 IC = I(CBO) = I(co) / (1 – α)여기서 I(CBO)는 베이스단자 개방시 콜렉터에서 에미터로 흐르는 누설전류이다. 에미터 공통구성에서는, 콜렉터-에미터 전압이 일정할 때, 베이스전류 변화에 대한 콜렉터전류 변화의 비를 에이터 공통시 순방향 전류 증폭계수라 부르며 β로 표시된다.β는 근사적으로 I(c) / I(B) 이다. α와 β의 관계식은 β= 무슨 형이며, 에미터, 베이스, 콜렉터 리이드를 databook이나 tester를 이용하여 구별하여라.그림 10-11의 회로를 구성하여라. 전원스위치 S1은 OFF로 하고, 가변저항 R2의 저항치를 최대로 놓아라. R1은 에미터회로에서 전류제한용 저항이다. R3는 콜렉터 회로의 전류제한용 저항이다.전원을 넣고, 에미터와 콜렉터회로에서의 전류를 측정하여 표 10-1에 기록하여라, VTVM으로 에미터-베이스 전압 및 콜렉터-베이스 전압을 측정하여 표10-1에 기록하라. 전압의 극성도 나타내어라.전원을 끄고, 그림10-11의 회로에 V(CC)와 S2를 추가하여 회로를 그림 10-12와같이 개조하여라.전원을 넣고, 가변저항 R2를 최대치로 유지시키고, 이 때의 에미터전류 및 콜렉터전류를 측정하여 표10-1에 기록하여라. 또한 에미터-베이스 전압 및 콜렉터-베이스 전압을 측정하여 표10-1에 기록하여라.가변저항 R2를 최소치로 맞추고, 따라서 에미터 bias는 최대가 된다. Meter의 범위를 요구되는 대로 전환하여라. 에미터전류 및 콜렉터전류를 관찰하고 측정하여 표10-1에 기록하라. 에미터-베이스 전압 및 콜레터-베이스 전압을 측정하여 표10-1에 기록하라. 또한 전압의 극성을 나타내어라.전원을 끄고, 에미터전지 V(EE)의 극성과 전류계 M1접속을 그림10-13과 같이 바꾸어라. 이때 가변저항 R2를 최소치로 놓는다.전원을 넣고 에미터 및 콜렉터 회로에서의 전류를 관찰하고, 측정하여 표 10-1에 기록하여라. 이미터-베이스 전압 및 콜렉터-베이스 전압을 측정하여 기록하여라.스위치 S2를 개방하고, 스위치 S1도 개방하여 에미터-베이스회로를 개방시킨다.스위치 S2는 닫고, 이 때의 콜렉터전류를 측정하여 표10-1에 기록하여라. 이것이 이 회로조건에서 I(CBO)의 전류치이다. 콜렉터-베이스 전압을 측정하여 표 10-1에 기록하여라. 전압의 극성을 표시하여라.Npn biasing전원을 끄고, 그림 10-14와 같이 pnp형 트랜지스터를 제거하고, 그 대신에 npn형 .전원을 끄고, 에미터전지 V(EE)의 극성과 meter접속을 그림 10-15와 같이 바꾸어라. 가변저항 R2를 최소치로 놓아라.전원을 넣고, 전류 및 전압을 측정하여 표 10-1에 기록하여라.스위치 S2를 개방하고, 스위치 S1도 개방하여 에미터-베이스 회로를 개방한다.스위치 S2는 닫고, 이 때의 콜렉터전류를 측정하여 10-1에 기록하여라. 또한, 콜렉터-베이스 전압도 측정하여 기록하여라.실험순서 5, 6과 실험순서 12, 13에서 베이스 회로에 추가로 전류계 M3를 접속하여 베이스전류를 측정하고, 베이스 ,에미터, 콜렉터전류 사이의 관계식 I(B) = I(E) – I(C)를 pnp, npn형 트랜지스터에 대해서 실험적으로 증명하여라.결과 데이터5번Ch0 : 에미터-베이스 전압 Ch1:콜렉터-베이스 전압3번Ch0 : 에미터-베이스 전압 Ch1:콜렉터-베이스 전압6번Ch0 : 에미터-베이스 전압 Ch1:콜렉터-베이스 전압8번Ch0 : 에미터-베이스 전압 Ch1:콜렉터-베이스 전압10번Ch0 : 에미터-베이스 전압 Ch1:콜렉터-베이스 전압결과 표10 - 1Pnp 형Npn 형트랜지스터 :트랜지스터:순서이미터-베이스콜렉터-베이스순서이미터-베이스콜렉터-베이스전류전압전류전압전류전압전류전압30.65mA1.02V0.23mA0.17VXXXXX50.24mA0.97V0.22mA6.10V120.25mA1.16V0.26mA5.96V68.49mA0.90V7.99mA4.43V138.21mA1.11V8.30mA4.74V80.25mA0.3mV0.11mA4.28V150.17mA0.3mV0.19mA4.44V10XXX6.28mV17XXXX질문들(2) pnp형 트렌지스터, npn형 트렌지스터에 대한 올바른 bias방법을 설명하여라.베이스와 이미터 순방향전압을 걸면 PN접합이 순방향으로 바이어스 되고이미터에서 베이스로 전자가 이동하게 되고 정공은 베이스에서 이미터로 이동하게된다. 이렇게 이미터에서 베이스로 넘어온 전자는 베이스와 콜렉터의 접하는 면에 도달하고 베이스와 콜렉터는 역방향바이어스가 기적인 전압이 상승되어지고 컬렉터 전류가 흐르게된다. 전지적인 진성반도체에서 역방향바이어스가 걸려지면 일정 전압 이상으로 올라가게 되지 않고 전류가 흐르지 않게된다.(5) ICE는 무엇을 말하는가? 실험에서 ICEO를 측정한 방법을 설명하여라.IC는 컬렉터 전류를 의미하고, 컬렉터와 이미터 사이에 흐르는 전류를 전류계를 이용하여 측정하였다.(6) 정공이란 무엇인가? 어떤형의 반도체 물질에서 정공이 다수전류 캐리어가 되는가?다수캐리어란 다수반송자 또는 다수운반체 라고 하는데 N형반도체에서는 전자, P형 반도체에서는 정공이다. 이때 정공이란 +전하이며 실제로는 움직이지 않지만, 음전하의 전자가 움직임에 따라 정공도 함께 움직이는 것 같이 보이게 된다.(7) 트랜지스터 회로를 취급하거나 측정하는데 있어서 주의할 사항을 열거하여라.트랜지스터의 고유 모델명을 잘 확인한 후에 이미터, 베이스, 콜렉터에 맞는 전류를 측정하여야 한다. 또한 순방향 바이어스와 역방향 바이어스를 잘 생각하며 실험에 임하여야 전류측정이 잘 될 수 있다.결과 및 고찰이번실험은 에미터-베이스 회로에서 순방향과 역방향 바이어스가 에미터-베이스 전류와 콜렉터 전류에 미치는 영향을 측정하여 콜렉터전류, 에미터 전류의 비 α(dc)의 값을 결정하는 실험이다.PNP 바이어스에서 에미터 및 콜렉터 회로에 순방향 전압을 인가했을 때 실험 결과를 보면 이미터-베이스 전류와 콜렉터-베이스 전류비가 0.22/0.24 = 0.91으로 α(dc)의 값이 거의 1에 근접하게 나타난 것을 볼 수 있다. 또한, 에미터-베이스회로의 가변저항을 최소치로 하면 전류가 대폭 증가하는 것을 볼 수 있고 그에 비례하여 콜렉터 전류도 상승하였다.이 측정 값을 통하여 콜렉터 전류는 에미터에서 온 전자들이 베이스를 지나쳐, 콜렉터-베이스의 전자장에 끌려 콜렉터까지 급격하게 넘어가서 매우 큰 전류 값을 가진다는 것을 실험적으로 나타내었다. 또한 이 때 바이어스는 순방향 동작모드로서 증폭기로 활용된다.하지만 에미터-베이스에 역방향 전압을 인가하.

공학/기술| 2021.12.02| 17페이지| 1,500원| 조회(231)

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전기공학실험1 12장 CE증폭기의 바이어스와 결과

CE증폭기의 바이어스와이득 결과전기공학실험1실험 목표전압분할 bias를 이용하여 트랜지스터를 CE ac 증폭기로 구성한다.CE 증폭기의 전압이득을 측정한다.에미터 bypass콘덴서가 증폭기 이득에 미치는 영향을 관찰한다.사용 기기 및 부품1. 전원: 가변 dc 전원 공급장치2. 계측기: 오실로스코프, VTVM, AF정현파 발생기3. 저항: 1/2W 560옴, 1000옴, 8.2k옴, 18k옴, 220k옴4. 반도체: 트랜지스터 2SC18155. 기타: ON/OFF 스위치3. 실험 이론CE 구성에서의 트랜지스터의 전류이득은 β라고 표시하고, 다음과 같이 정의된다.β = = ΔIc / ΔI(B)β가 얻어지는 bias조건은 다음과 같다.에미터-베이스 접합은 순방향 bias콜렉터-베이스 접합은 역방향 bias가 되어야한다.트랜지스터 증폭기는 직류전류 및 전압 또는 교류전류 및 전압을 증폭하는 데 사용될 수 있다.그림 12-1은 에미터접지 ac증폭기로 구성된 npn 트랜지스터의 회로도이다. 여기서 2개의 전원이 사용되었는데 V(BB)는 베이스-에미터 회로를 순 bias하고, V(CC)는 콜렉터-에미터 회로를 역 bias한다. 입력신호 V(in)은 콘덴서 C1에 연결되어 베이스에 가해지며, 출력신호 Vout은 콜렉터로부터 얻어진다. 저항 R1은 베이스-에미터회로의 전류를 제한하며,V(BB)와 함께 베이스 bias전류 또는 동작점을 결정한다. 저항 R1의 큰값에 대하여 베이스 bias전류 I(B)는 다음 근사식에 의해 결정된다. I(B) = V(BB)/R1CE회로에서 콜렉터 전류의 제어범위는 트랜지스터 β에 의존된다.바이어스 방법과 안정도R(E) 양단에 연결된 C(E)는 교류신호의 또 다른 지로가 되고 증폭기가 동작하는 교류신호의 주파수에서 C(E)의 콘데서 저항이 R(E) 저항보다 매우 작다면 C(E)는 교류 신호에 대해 저항의 지로가 된다. 그러면 R(E)는 효과적으로 바이패스 되면 R(E)에 인가되는 교류 전압도 무시할 정도의 크기가 된다. 따라서 증폭도는 R(E)저항이 없는것과 같은 상태로 되지만, 직류적으로는 R(E)에 의한 바이어스 안정은 유효하다. C(E)값을 결정하기 위해 R(E)값과 바이패스 되야 할 최소 주파수를 알아야한다.컬렉터 전류는 베이스의 교류신호전류와 베이스의 신호전압과 동위상인 R(E)에 발생하는 교류 전압과 연관되어 증감된다. 베이스전압과 이미터전압의 차이값으로 계산되는 실질적인 베이스-이미터신호는 베이스에 가해지는 신호전압보다 작아진다. 따라서 트랜지스터에는 효과적으로 작은 교류신호가 입력되기 때문에 컬렉터의 출력신호는 감소하여 증폭도가 감소한다. 전압이득 = V(out) / v(in) 과 같다.CE고정 bias회로그림 12-4에서 트랜지스터의 베이스와 콜렉터에 대한 dc bias전류 및 전압을 결정하여 보자. 우선 회로를 베이스-에미터 회로 루프의 입력부분과 콜렉터-에미터회로 루프의 출력 부분으로 나누어 입력 루프에 대해 KVL을 적용하면 V(CC) - I(B)*R(B) – V(BE) = 0베이스 전류 I(B) = { V(CC) – V(BE) } / R(B) 이다. 근사적으로 I(B) = V(CC)/R(B) 이 식에서 베이스전류는 전원전압 V(CC)와 베이스 bias저항 R(B)에 의해 고정됨을 알 수 있다.출력 루프에 대해서 KVL을 적용하면 V(CC) – I(C)*R© - V(CE) = 0 이 식에서 콜렉터 전류는 선형적인 증폭기 동작에서 이 트랜지스터의 전류이득 β 및 베이스전류에 관련된다.I(C) = β*I(C)전압분할 bias회로베이스-에미터 입력회로에서 베이스 안쪽으로 드려다본 저항 R(in) 이 저항 R(B2)보다 훨씬 더 크다면, 베이스전압 V(B)는 저항 R(B1)과 R(B2)의 전압분할에 의해서 정해진다. R(B1)를 통하여 흐른 전류가 거의 R(B2)를 통하여 흐른다면, 두 저항은 실효적으로 직렬접속이 된다. 따라서 트랜지스터의 베이스 전압 V(B) = R(B2) * V(CC) / { R(B1) + R(B2) } 여기서 V(B)는 베이스와 접지간의 전압이다.에미터 전압 V(E) = V(B) – V(BE), 에미터 전류 I(E) = V(E) / R(E), 콜렉터전류 I(C) = I(E)콜렉터 저항 양단의 전압강하는 V(Rc) = I(C) * R(C), 콜렉터전압 V(C) = V(CC) – I(C) * R(C)콜렉터-에미터 전압 V(CE) = V(C) – V(E) = V(CC) – I(C) * R(C) – I(E) * R(E)이다.테브냉 등가저항 R(BB) = R(B1)*R(B2) / R(B1) + R(B2)테브냉 등가전압 V(BB) = R(B2) * V(CC) / R(B1) + R(B2)DC회로를 그림2와같이 다시그린다.I(B)={V(BB)-V(BE)}/{R(BB)+(β+1)R(E)}따라서, 콜렉터 전류 I(c)= β*I(B)콜렉터-에미터간의 전압V(CE)는 출력루프에 KVL적용V(CC) – I(C) * R(C)- V(CE) – I(E) * R(E)I(C)=I(E)이면,V(CE)=V(CC) – I(C){ Rc+R(E) }실험방법바이어스 안정화그림 12-7의 회로를 결선하라.전원을 넣고, 콜렉터회로에서 전류 I(C)를 측정하여 표에 기록하라. 베이스-에미터 전압 V(BE)와 콜렉터-에미터전압 V(CE)를 측정하여 표에 기록하라.이 증폭기의 입력단자에 AF신호발생기를 연결하고, 주파수를 1000Hz로 하며, 출력을 최소로 조정하라.오실로스코프에 찌그러짐이 없는 최대정현파가 나타나도록 AF신호발생기의 출력레벨을 증가시켜라. 이 때의 입력신호파형 및 출력신호파형의 P-P전압을 측정하여 표에 기록하라. 또한 I(C), V(BE), V(CE)를 측정하여 기록하고 입력 및 출력파형을 그려라.전원을 끄고, 그림12-8과 같이 회로를 바꾸어라.전원을 넣고 I(C), V(CE), V(BE)를 측정하여 표에 기록하라.이 증폭기의 입력단자에 AF 신호발생기를 연결하고, 주파수를 1000Hz로 맞추고, 출력을 최소로 하여라.오실로스코프를 보면서, 이 증폭기가 찌그러짐이 업는 최대출력이 나오도록 AF신호발생기의 출력을 조정하라. 이 때의 입력 및 출력파형의 P-P전압을 측정하고 입력, 출력파형을 표에 그려라.에미터 bypass 콘덴서가 이득에 미치는 영향그림 12-8의 증폭기 출력 양단에 연결된 오실로스코프를 보면서, 이 출력전압이 증폭기의 최대출력전압의 50%가 되도록 신호발생기의 출력감쇠기를 조정하여라.입력신호 및 출력신호의 P-P전압치를 측정하여 표에 기록하라. 또한 에미터-접지사이의 AC신호파형을 관찰하고 측정하여 표에 기록하여라.이 증폭이의 AC이득을 계산하여 표에 기록하라.AF신호발생기의 출력감쇠기를 변화시키지 말고, 이 회로에서 콘덴서 C3를 제거하여라.실험분서 13, 14를 반복하여라.

공학/기술| 2021.12.02| 8페이지| 1,500원| 조회(171)

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전기공학실험1 8장 결과

토의 및 결과배전압 정류회로는 변압기 2차측 peak전압의 2배를 부하에 공급할 수 있는 정류회로를 말한다전파 배전압 회로에서 +반주기 동안에는 D1이 도통되어 콘덴서 C1, C3를 충전시키고 -반주기 동안에는 D2가 도통되어 C2,C3를 충전시킨다. PG점은 항상 전압이 일정하며 AG점을 측정하였을 때 부하에 방전이 되어 충전과 방전이 반복되는 그래프가 나타나게 된다.C3에 걸린 부하에 따라 리플 차이가 변하는데 부하를 더 인가 하였을 때 리플이 커진 것을 확인할 수 있다.C1, C2를 제거하였을 때 한쪽주기의 신호가 도통 되지 않아 반주기의 그래프가 나타나게 된다. 하지만 C3를 제거하였을 때는 C1,C2가 충전 방전되는 그래프가 나타나 전파 정류회로와 같은 그래프가 나타났다.반파 배전압 회로에서 a와 b를 통해 AC신호가 들어오면 +반주기동안 D1를 통해 C1이 충전되고, - 반주기 동안 D2를 통해 C2가 충전이 된다. 이것을 반복하게 되고 결국 E0에 걸리는 전압은 입력전압에 2배가 된다. 배전압 회로는 AC를 DC로 변환하여 출력되는 전압은 DC이다.C2를 제거하였을 때 한쪽주기의 신호가 도통 되지 않아 반주기의 그래프가 나타나게 된다. 하지만 C1, C3를 제거하였을 때는 C2가 충전 방전되는 그래프가 나타나 전파 정류회로와 같은 그래프가 나타났다.반파 정류회로도 마찬가지로 부하가 더해졌을 때 리플이 커지는 현상이 나타났다.실험 (다)에서는 부하와 무부하일 때의 리플차이를 보는 실험으로 무부하일 때 콘덴서가 방전되지않아 출력파형은 비교적 직선이었으며 부하를 걸었을 때는 리플이 커지는 것을 확인하였다.이 실험에서 반파, 전파 정류회로에 4V의 전압을 가하여 8V가 나와야 하는데 나오지 않았다. 이는 회로의 자체의 저항이나 장비 자체의 결함, 브레드보드 접촉문제로 인해 나타나지 않은 것으로 보인다.

공학/기술| 2021.12.02| 2페이지| 1,500원| 조회(92)

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전기공학실험1 5장 광소자의 특성 결과

광소자의 특성전기공학실험1실험 목표적색, 녹색, 황색 LED에 대한 실험 data를 얻는다.7-세그먼트 표시기로 숫자를 표시한다.포토 커플러를 통하여 신호를 전달한다.사용 기기 및 부품1. 전원: 가변 dc 전원, 15V 고정 dc 전원2. 계측기: 회로 시험기, AF 신호발생기. 오실로스코프3. 저항: 1/2W 270옴 2개4. 반도체: 1N 914, TLR 114A(적색), TLG 114A(녹색), TLY 114A(황색), TIL 312(7-세그먼트 표시기), 4N 26(포토 커플러)3. 실험 이론광소자는 빛의 기본입자인 광자가 주된 역할을 하는데, 다음의 3가지 군으로 가를 수 있다.전기적 에너지를 광방자로 변환하는 소자, 즉 LED, diode laser전자적 과정을 통하여 광신호를 검출하는 소자 즉, 광검출기광방사를 전기적 에너지로 변환하는 소자 즉, 광기전력 소자 또는 태양 전지이다.물질의 빛을 가하면 그 빛이 에너지를 흡수해서 물질에서 전자가 방출하거나 전기전도도가 변하거나 기전력이 생기거나 하여 여러 물리적인 변화가 나타나는 것을 알고 있다. 빛의 흡수에 의해 생기는 여려 현상 가운데 물질의 전기적인 변화를 초래하는 현상을 광전효과라고 한다.수광소자포토 다이오드: 동작영역이 역바이어스 영역으로 제한되는 pn접합 소자이다. 포토 다이오드는 회로기호는 옆의 그림과 같다. 다이오드의 역포화전류는 열적으로 발생된 소수 캐리어에 의한 것이기 때문에 포통 몇 uA로 제한되어 있으나 접합면에 빛을 가하면 광에너지에 의하여 소수 캐리어의 수가 증가되어 전류의 증가를 나타낸다. 빛을 비추지 않았을 때 나타나는 전류를 암전류 라고 한다.포토 다이오드는 빛에 민감하여 빛의 접합부에 입사되면 자유전자와 정공이 발생된다. 입사되는 빛이 더 강하면 강할수록 역전류가 더욱더 커진다.포토 트랜지스터: 포토 트랜지스터는 pn 접합의 입사광에 의한 광전류를 이용하는 것이다.발광소자발광 다이오드: pn접합 다이오드에 순방향 전류를 흐르게 함으로써 그 재료에 특유한 파장의 빛을 얻는 것을 발광 다이오드라고 한다.시소자: LED 표시소자는 LED 칩을 평면위에 많이 배열해 놓고 필요한 글자형 부분에 통전시켜 발광하는 것이다. 가장 일반적인 LED배열은 7-세그먼트 표시기이다. 이것은 몇자의 알파벳 뿐아니라 0~9까지 숫자를 표시할 수 있다.포토 커플러: 발광소자와 수광소자를 조합해서 하나의 소자를 구성한 것으로서, 입출력간은 전기적으로 절연되어 있으며 빛에 의하여 신호를 전달할 수 있는 특성을 갖춘 소자이다. 포토커플러는 한 패키지 내에 LED와 광 검출기를 포함하고 있다. LED 포토 다이오드 결합기에서 LED로부터 나온 빛이 포토다이오드의 역전류를 제어한다. 이런 방법으로 입력과 출력회로는 전기적으로 분리된다. 그러나 광적으로는 결합된다.LED 내에서 자유전자와 정공은 접합부에서 재결합하여 열과 빛을 발생시킨다. 반투명물질이 사용되기 때문에 방사되는 빛의 일부는 주변으로 새어나간다.다른재료를 사용함으로써 적색, 녹색, 황색, 등색, 적외선 빛을 방출하는 LED를 제조할 수 있다.LED의 순방향 전류가 10mA에서 50Ma일 때 LED 양단의 순방향 강하전압은 1.5V에서 2.5V이다.LED의 장점은 저전압, 긴수명 그리고 빠른 ON-OFF스위칭이다.실험방법적색 LED적색 LED를 점검하라. 대부분의 LED에서 캐소우드 리드는 애노우드 라이드보다 약간 더 짧게 되어있다.적색 LED를 사용하여 그림 5-16의 회로를 구성하라. 회로시험기는 LED에 흐르는 전류를 측정하기 위한 전류계로 접속된다.LED를 통하여 흐르는 전류가 10mA가 되도록 전압 Vs를 조절하여라. 이에 따른 LED 양단 전압을 측정하여 표 5-1에 기록하여라.표 5-1에 열거된 전류가 되도록 전원전압을 조절하고 이에 따른 LDE 전압을 측정하여 기록하라.녹색 LED그림 5-16회로에서 적색 LED를 녹색 LED로 대치하여라.녹색 LED에 대해서 실험 3,4를 반복하여라.황색 LED그림 5-16 회로에서 녹색 LED를 황색 LED로 대치하여라.황색 LED에 대해서 실험 3,4를 반복하여라.7-세그먼트 표시기그림 5-17 (a)는 이 실험에 사용되는 7-세그먼트 포시소자에 대한 핀표현을 보여주고 있다. 그림 5-17(b)의 회로를 구성하여라.그림 5-17©는 TIL 312에 대한 내부 회로도를 보여주고 있다. 1번, 10번, 13번 핀을 접지하여라.1번. 10번. 13번 핀을 접지에서 떼어라.그림 5-17(a), (c)를 참조하여 표시기가 숫자 0을 나타내기 위해서 어느 핀이 접지 되어야 하는가? 이 핀번호를 표 5-2에 기입하여라.나머지 숫자 즉 1에서 9까지 소수점에 대해서도 실험 12를 반복하여라.포토커플러의 전달그래프그림 5-18(a)의 회로를 구성하여라. 전원전압 Vs를 2V로 조절하여라. 이에 따른 출력 전압을 측정하여 표 5-3에 기입하여라.표 5-3에 열거된 전원전압에 대해서 실험 14를 반복하여라.표 5-3의 실험데이터로부터 포토커플러의 Vs 대 Vout 전달그래프를 5-5에 나타내어라.그림 5-18(b)의 회로를 구성하라.AF 신호발생기의 출력을 f = 1kHz, Vp-p = 4V 정현파로 조절하고 포토커플러의 출력전압 v(out)을 오실로스코프로 관찰하고 v(out)(p-p)를 측정하여 표 5-4에 기록하라.구형파 입력신호에 대해서 실험 18을 반복하라.결과 및 고찰이번 실험은 LED다이오드의 원리를 이해하고, 7세그먼트의 숫자 표현방법, 포토커플러를 통하여 신호 전달 원리를 이해하는 실험이다. LED는 반도체 내에서 주입된 소수 캐리어가 다수 캐리어와 재결합 할 때 빛을 방출하는데 PN접합다이오드에 순방향 전류를 흐르게 함으로써 그 재료에 특유한 파장의 빛을 얻어 적색, 녹색, 황색 등의 빛을 낸다. LED는 저전압, 저전류에서 동작하므로 전류가 10mA가 되는 전원전압 Vs를 조절하여 LED 양단의 전압을 측정하였는데 각각의 LED 고유 저항이 달라 조금씩 차이를 보이는 값이 나왔다.7-세그먼트는 세그먼트 방식의 숫자 표시 소자로서 최대 7개의 세그먼트로 숫자를 표시하는 방식으로써 접지를 제외한 8개의 핀 중 어디에 전압을 가하는지에 따라 숫자가 표시된다. 이 실험은 숫자를 직접 표시해 보는 실험으로써 직접 해본 결과 0부터 9의 숫자를 표시하기 위한 pin번호를 찾아 표에 기록하였다. 실험은 세그먼트에 명확하게 잘 나왔으며 표에 기록하였다.포토 커플러는 전기신호를 빛으로 결합시키는 장치이며 발광부와 수광부가 서로 전기적으로 절연되는 장점을 이용한 것이다. 그림은 포토 커플러의 내부 구조이다.회로에 전원전압을 직류로 연결하고 0V~12V까지 전압을 증가시키면서 출력전압을 보았는데 전원전압을 높일수록 출력전압은 비례하여 감소하는 결과값이 나왔다. 이는 전원전압이 0V일 때 내부 발광다이오드가 빛이 나지않아 포토TR이 작동하지 않아 오른쪽 회로에 주었던 5V가 출력전압으로 나오는 것이고, 전원전압을 가했을 경우 발광다이오드의 빛으로 포토TR이 활성화되어 전류가 흐르게 되므로 역전압으로 인해 출력전압 값이 줄어들게 된다.회로의 전원전압을 교류성분으로 연결하고 전압을 인가하면 전원전압의 사인파가 최대가 되었을때는 출력전압이 최소가 되고 전원전압의 사인파가 최소가 되었을 때는 반대로 출력전압이 최대가 되는 입력 및 출력의 신호파형이 사진과 같이 나왔다.

공학/기술| 2021.12.02| 7페이지| 1,500원| 조회(225)

결과레포트, 광소자, 전기공학실험1

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