[전자회로 실험#6] 트랜지스터(BJT)의 특성

[전자회로 실험#6] 트랜지스터(BJT)의 특성_2

YY9n 2024. 9. 19. 15:38

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[전자회로 실험#5] 트랜지스터(BJT)의 특성_1

트랜지스터는 회로에서 증폭, 스위치로서 동작하는 소자로 대표적으로 BJT, FET이 있다.BJT는 Bipolar Junction Transistor(양극성 접합 트랜지스터)는 말 그대로 두 개의 극성을 가진 소자를 접합 한 트랜

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BJT의 특성을 알아보기 위해 $V_{B B}$ 와 $V_{C C}$ 의 변화에 따라 $I_{B}, I_{C}, V_{B E}, V_{C E}, V_{B C}$ 를 기록하고 BJT가 활성 영역에서 동작하는 구간을 표시하면 다음과 같다.

정확한 값은 보다 적은 단계로 변화시키며 관찰해야 하겠지만 위 표를 기준으로 트랜지스터의 동작영역을 확인해보고자 한다.

차단 영역

$V_{B B} = 0$ 인 경우, 표에 작성하진 않았지만 $I_{C} = 0$ 으로 전류가 흐르지 않는다. 이는 스위치가 OFF된 것과 같은 동작으로 베이스 전류가 흐르지 않는 경우 차단영역에서 동작하는 것으로 예상해 볼 수 있다. 또한 베이스 전류가 흐르기 위해서는 B-E접합이 순방향 바이어스가 되어야하므로 적어도 $V_{B B} = 0.7$ 이상이 되어야 할 것으로 예상해보며 $V_{B B}$ 가 2, 4, 6, 8, 10인 경우에 $V_{B E}$ 가 약 0.7로 유지되는 것을 보면 확인 할 수 있다.

포화 영역

포화 영역은 스위치가 ON된 회로와 동일하게 동작하며 컬렉터 전류는 전압에 비례한다. 그래프에서 컬렉터 전류가 일정해지기 시작하는 구간의 전압에 따라 표에 표시하면 색칠된 부분과 같다. 이 구간에서 각 전압을 비교해보면 $V_{B B}$ 는 약 0.7을 유지, $V_{C E}$ 는 1보다 작은 구간, $V_{B C}$ 는 0보다 큰 구간에서 동작함을 확인할 수 있다.

활성 영역

활성 영역은 트랜지스터가 증폭기로 동작하는 영역이다. 이 때의 특징은 컬렉터 전류가 더 이상 전압에 비례하지 않고 일정하다는 것이다. 이 구간에서는 $V_{C E}$ 가 1보다 클 때, $V_{B C}$ 가 0보다 작을 떄 활성 영역에서 동작함을 확인할 수 있다.

다음으로는 직접 그래프로 관찰해본 것과 이론적인 조건이 같은지 비교해 본다. B-E접합, B-C접합의 바이어스 방향에 따라 동작 조건은 다음과 같다.

B-E접합	B-C접합	동작 모드
순방향	순방향	포화(ON)
순방향	역방향	활성(증폭)
역방향	역방향	차단(OFF)

바이어스 방향에 따른 조건 또한 관찰 결과와 같음을 확인할 수 있다.

실제로 포화 영역의 가장자리(활성 영역과의 경계)에서 C-E접합, B-C접합의 바이어스 $V_{C E}$ 와 $V_{B C}$ 는 관찰 결과 및 위 표와 약간의 차이가 있다. 궁금하다면 검색 또는 시뮬레이션의 전압 간격을 더 작게 해 관찰할 수 있으니 시도해보길 바란다.

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