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BJT특성 예비보고서

BJT 특성예비보고서전자공학부20093202이준범실험목적1. 트랜지스터 규격서에 나오는 데이터의 성질을 정확히 파악한다.2. 에미터 공통 회로로 사용되는 콜렉터 특성 곡선(VCE 대 IC)들을 측정하고 그래프로 나 타낸다.실험이론1. 트랜지스터 데이터트랜지스터 데이터는 각각의 응용에 대한 요구 조건들에 따라 여러 가지 형태로 된다. 이러한 데이터는 표와 그래프 형태로 제공되며, 이것을 이해하는 것이 중요하다. 데이터는 트랜지스터와 사용 목적에 따라 달라진다.2. 트랜지스터와 그 응용의 간단한 설명예를 들어 사성 반도체 규격서에 의하면 KSC 900은 일반적인 용도와 저전압, 저전류의 오디오와 비디오 증폭기에 쓰이는 소신호 NPN 에피택셜(epitaxial) 실리콘 트랜지스터이다.KSC 900 트랜지스터의 외형과 에미터, 베이스, 콜렉터의 위치3. 최대 정격최대 정격이란 JEDEC에서 정의한 “절대-최대 규칙”에 따라 결정되는데, EIA(Electronic Indusries Association)와 NEMA(National Electrical Manufactures Association)에 의해 표준화되어 있다. “절대-최대 정격”은 어떠한 동작 조건에서도 초과되지 않아야 하는 동작의 한계값과 주변 조건으로 정의된다.4. 트렌지스터 특성 곡선규격서에 있는 특성 곡선은 트랜지스터에 관한 정보를 그래프로 나타내고 있다.그림 2는 KSC 900 에미터 공통 구성에 대한 VCE 대 Ic의 평균 콜렉터 특성을 나타낸다.베이스 전류를 일정하게 유지하면서, Ic의 값을 VCE의 함수로 하여 그래프에 나타냄으로써 각각의 특성 곡선을 얻는다. 각 특성 곡선에서 입력 베이스 전류가 증가함에 따라 콜렉터 전류가 증가한다는 사실을 유의해야 한다. VCE = -1V 값의 오른쪽 범위를 살펴보면 콜렉터 전류는 실질적으로 콜렉터 전압에 대해서는 무관하며 베이스 전류에만 관계가 있음을 알 수 있다. 각 곡선의 끝점에도 주목해야 한다. 16μA의 베이스 바이어스 전류에 대한 곡선은 VCE = 13V에서 끝나는데, 이 점에서 콜렉터 전류는 대략 9μA 가 된다. 곡선위의 끝점에서 VCE와 Ic의 곱은 117mW가 된다. 이 값은 트랜지스터의 정격 전력 소비인 250mW 이내의 값이다.다른 곡선의 각 끝점도 마찬가지로 이 전력 범위 내로 제한된다. 트랜지스터는 정격 전력 소비 범위를 넘어서 동작시켜서는 안 된다.그림 2의 곡선은 트랜지스터의 주변 온도가 25℃로 유지되는 동안 실험적인 방법으로 측정한 것이다. 만약 온도가 올라가면 콜렉터 전류는 증가할 것이며 허용 전력은 더욱 큰 값으로 제한된다. 그림2로부터 전류 이득 β(beta)를 계산할 수 있다.그림의 곡선에서 VCE의 어떤 고정된 값에 대해 두 개의 IB 값으로부터 각각에 대응되는 두 개의 Ic 값을 얻을 수 있다. 이 값들을 식 (5-1)에 대입해서 전류 이득 β를 계산한다. 예를 들어, β를 계산하기 위하여 고정된 값으로서 VCE = 6V를 선택한다. 특성 곡선에 주어진 베이스 전류로서는 IB = 0.1mA 와 IB = 0.2mA를 선택한다.VCE = 6V 이고, IB = 4uA 이면, 이점에 대응하는 콜렉터 전류 Ic = 2.05mA 이다. 또, VCE = 6V, IB = 6uA 이면 Ic = 3.1mA이다. 식 (5-1)에 대입하면 다음과 같이 된다.β = 502VCE = 6V 일 때, IB = 4uA 이면 Ic = 2.05mA 이다. 이 때에도 식 (5-1)에 따라 계산하면 β = 3.1mA 이다. 따라서, 만약 트랜지스터가 6uA의 베이스 바이어스 전류와 VCE = 6V에서 동작한다면 4uA와 8uA사이에서 변화하는 베이스 전류에 따라 콜렉터 전류도 선형적으로 변한다. 제한된 범위 내에서 콜렉터 전류와 베이스 전류 사이의 관계는 식 (5-2)와 같다.그림 3의 회로는 point by point 방법을 이용한 에미터 공통형 NPN 트랜지스터의 특성 곡선을 측정하는 회로이다. (NPN형의 경우에는 전원과 전류계의 극성이 반대인 회로를 이용한다.) 이 회로에서 베이스 전류는 저항 R1을 조정하여 특정한 값을 조정해 놓고 VCE를 변화시키면서 Ic를 측정함으로써 특성 곡선을 구한다.전류계 M1은 베이스 전류를 나타내며, 저항 R1은 IB의 일정한 범위를 유지하는 데 사용한다. 전류계 M2는 콜렉터 전류를 측정하며, 전압계 M3는 콜렉터 전압을 측정한다. 먼저 선정된 각각의 콜렉터 전압을 인가해 놓고 콜렉터 전류를 측정하여 기록한다.그 결과를 표시해서 그래프로 그린다. 베이스 전류를 다른 값으로 일정하게 유지하면서 위의 과정을 반복하여 곡선군을 얻는다. 에미터 공통 연결의 NPN 트랜지스터 특성 곡선을 구할 경우 좀더 빠른 방법은 그림 4의 회로를 사용하는 것이다.그림 4를 이용하면 특성 곡선을 오실로스코프에 표시할 수 있다. 곡선 근을 얻기 위해서 저항 R2를 미리 정해진 베이스 전류값이 되도록 연속하여 조정하고, 그때 나타나는 곡선을 차례대로 표시한다. 베이스에서 에미터로의 입력 회로는 일반적인 회로이지만 출력 회로는 설명이 필요하다. 콜렉터 - 에미터 접합에는 직류 전압이 인가되지 않는 대신에, 변압기 T와 다이오드 D의 동작 결과로써 에미터에 전달되는 맥동성의 직류 전압에 의해 전원을 공급받는다.변압기 T는 120V 교류 직선으로부터 동작되는 감쇠 필라멘트 변압기인데 2차측에 6.3Vrms를 공급한다. 2차측에 대한 극성이 그림 4와 같을 때, 다이오드 D가 입력 전압의 반주기 동안 효과적으로 동작하여 에미터에서 콜렉터의 출력 회로는 동작이 완료된다. 출력 회로에 인가된 맥동성 전압(콜렉터는 에미터에 대해 양의 값)의 극성은 콜렉터 전류에 대해 적당한 것이어야 한다. 저항 R3(100Ω)는 콜렉터 회로에 영향을 주지는 않지만, 콜렉터 회로를 통과하는 전류 흐름은 R3에서 전압강하를 유발한다.따라서 R3에 나타난 순시 전압값은 콜렉터 전류의 순시값에 비례한다. R3에 걸리는 전압값은 오실로스코프의 수직 입력 단자에 가해지므로 오실로스코프 빔의 수직 편향은 콜렉터 전류의 순시값에 비례한다.콜렉터 - 에미터 접합의 전압은 오실로스코프의 수평 입력 단자에 인가된다. 따라서 오실로스코프 빔의 수평 편향은 이 전압의 변화에 비례한다. 오실로스코프에 나타나는 것은 특정한 베이스 전류에 대해 콜렉터 전류(수직)대 콜렉터 전압(수평)의 그래프이다. 앞서 설명한 것처럼 교류의 첫 번째 반 사이클에서 콜렉터 전류가 흐른다. 두 번째 반 사이클에서 다이오드는 개방 회로처럼 동작하므로 콜렉터 - 에미터 접합에는 어떤 전류도 흐르지 않는다. 다이오드 D가 회로를 차단하지 못했을 경우 콜렉터에 걸린 순방향 바이어스가 트랜지스터를 파괴시키기 때문에 이러한 안전 장치는 필수적이다. PNP인 경우 전원과 다이오드의 극성은 역으로 된다.

공학/기술| 2013.04.29| 7페이지| 1,000원| 조회(142)

트랜지스터, BJT, 에미터, 콜렉터, 베이스

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