2. 트랜지스터

(1) 트랜지스터의 구조와 동작

[1] 트랜지스터의 내부

[2] 트랜지스터에 흐르는 전류(단, npn형에 대해 설명)

(가) 전압을 가하는 방법

- B와 E간의 pn접합면 …V_BE ⇒ 순방향 전압
- C와 B간의 pn접합면 …V_CB=V_CE-V_BE ⇒ 역방향 전압


EBJ	CBJ	상 태	응 용
순방향	역방향	능동 상태	증폭 작용
역방향	역방향	차단 상태	스위칭 작용
순방향	순방향	포화 상태	스위칭 작용

⇒ 능동 상태

(나) 전류의 흐름
- I_C는 I_B에 의해 크게 변화
- I_B는 V_BE에 의해 크게 변화
- I_C는 V_CE에 의해 크게 변화 않는다.
- I_E=I_B+I_C

[3] 내부에서 전자의 움직임

- C-B간 역전압이 가해져 있는 것만으로는 전류가 흐르지 않는다. 단, C-B 접합면 가까이에는 전기장이 있다.
- B-E간에 순전압을 가하면, 이미터에서 베이스로 많은 전자가 흘러 들어가고, 그 전자의 대부분은 베이스가 대단히 얇으므로 바로 C-B접합면 가까이에 도달.
- C-B 접합면까지 도달한 전자는 그 접합면 가까이에 있는 전기장에 끌려 컬렉터 속으로 들어간다.

(a) 이미터 전류 I_E : B-E 간에 가해진 순전압 V_BE 때문에 이미터에서 속으로 들어간 전자의 양에 상당하는 전류
(b) 베이스 전류 I_B : 베이스 속으로 들어간 전자 중에서 C-B 접합면까지 도달하지 않은 전자의 양에 상당하는 전류
(c) 컬렉터 전류 I_C : 베이스 속으로 들어간 전자 중에서 C-B 접합면까지 도달하고 이어서 컬렉터 속으로 끌려 들어간 전자의 양에 상당하는 전류

(2) 트랜지스터의 특성 표시

[1] 전압-전류 특성

(가) I_B를 일정하게 유지했을 때의 V_CE와 I_C의 관계를 그래프로 그린 것…V_CE-I_C특성(출력 특성)도 : I_C는 I_B에 의해 크게 변화하고 V_CE에는 그다지 영향을 받지 않는다.
(나) V_CE를 일정하게 유지했을 때의 I_B와 I_C의 관계를 그래프로 그린 것…I_B-I_C특성(전류 특성)도 : I_B와 I_C는 거의 정비례한다.
(다) V_CE를 일정하게 유지했을 때의 V_BE와 I_B의 관계를 그래프로 그린 것…V_BE-I_B특성(입력 특성)도 : V_BE가 어느 값 이상이 되면 I_B가 크게 변화한다.
(라) I_B를 일정하게 유지했을 때의 V_CE와 V_BE의 관계를 그래프로 그린 것…V_CE-V_BE 특성(전압 특성)도
① V_CE-I_C특성에서는I_B 에 의해 I_C가 크게 변화하므로, 여러 개의 곡선이 그려진다.
② I_B-I_C특성, V_BE-I_B특성에서는 V_CE에 의해 특성이 그다지 변화하지 않으므로, 어떤 크기의 V_CE일 때의 특성 곡선 1개만 나타내어 있는 경우가 많다.

[2] 최대 정격

① 트랜지스터에 가할 수 있는 최대 전압, 흘릴 수 있는 최대 전류를 최대 정격이라 한다.
② V_CE나 I_C가 최대 정격값 이내라도 P_C=V_CEI_C가 컬렉터 손실 PCM 이내라야 한다.

[3] h상수

(가) h_FE(직류 전류 증폭률) : I_C와 I_B의 비

(나) h상수
① h_oe(출력 어드미턴스) : V_CE-I_C 특성 곡선의 기울기, 즉 ΔI_C/ΔV_CE이고 단위는 [Ω^-1]또는 [?]로 된다.
② h_fe(전류 증폭률) : I_B-I_C 특성 곡선의 기울기. 즉 ΔI_C/ΔI_B이고 단위는 없다.
③ h_ie(입력 임피던스) : V_BE-I_B특성 곡선의 기울기, 즉 ΔV_BE/ΔI_B이고, 단위는 [Ω]으로 된다.
④ h_re(전압 되먹임률) : V_CE-V_BE특성 곡선의 기울기, 즉 ΔV_BE/ΔV_CE이고, 단위는 없다.
- 특성의 일부분을 이용할 때 특성 전부가 없어도 그 부분의 특성이 거의 직선이 되므로 특성 곡선의 기울기를 알면 충분하다. → 이 때문에 곡선 대신에 h상수로 그 특성을 나타낸다. 트랜지스터 등가 회로에서 중요한 역할을 함.
- I_CBO : 이미터 개방시, C-B간에 흐르는 누설 전류. 컬렉터 차단전류. C-B 간에 역방향 전압을 가하고, B-E 간에는 전압을 가하지 않을 때 컬렉터로 흐르는 전류. 대단히 작은값. 온도에 따라 크게 변화. I_CBO가 작은 트랜지스터 사용하면 안정.

(3) 간단한 트랜지스터 회로

[1] I_B와 V_BE

E₁→R₁→TR의 B-E→E₁회로(입력회로)
E₁=V_R1+V_BE=R₁I_B+V_BE
I_B=-V_BE/R₁+E₁/R₁

[2] I_C와 V_CE

E₂→R₂→TR의 C-E→E₂회로(출력회로)
E₂=V_R2+V_CE=R₂I_C+V_CE
I_C=-V_CE/R₂+E₂/R₂

(4) 형명의 표시법

반도체 소자의 형명 표시법


① 숫자 S ② 문자 ③ 숫자 ④ 문자

①의 숫자 : 반도체의 접합면수
(0 : 광트랜지스터, 광다이오드, 1 : 각종 다이오드, 정류기, 2 : 트랜지스터, 전기장 효과 트랜지스터, 사이리스터, 단접합 트랜지스터, 3 : 전기장 효과 트랜지스터로 게이트가 2개 나온 것).
S는 반도체(Semiconductor)의 머리 문자.
②의 문자 : A,B,C,D 등 9개의 문자
(A : pnp형의 고주파용, B : pnp형의 저주파형, C : npn형의 고주파형, D : npn형의 저주파용, F : pnpn사이리스터, G : npnp 사이리스터, H : 단접합 트랜지스터, J : p채널 전기장 효과 트랜지스터, K : n채널 전기장 효과 트랜지스터)
③의 숫자 : 등록 순서에 따른 번호. 11부터 시작.
④의 문자 : 보통은 붙지 않으나, 특히 개량품이 생길 경우에 A, B, …, J까지의 알파벳 문자를 붙여 개량 부품임을 나타냄.
예) 2SC316A → npn형의 개량형 고주파용 트랜지스터

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