트랜지스터

트랜지스터(Transistor)

1.트랜지스터의 개요    트랜지스터는 기본적으로는 전류를 증폭할 수 있는 부품이다. 아날로그 회로에서는 매우 많은 종류의 트랜지스터가 사용    되지만 디지털 회로에서는 그다지 많은 종류는 사용하지 않는다.  디지털 회로에서는 ON 아니면 OFF의 2치 신호를 취급    하기 때문에 트랜지스터의 증폭 특성에 대한 차이는 별로 문제가 되지 않는다.디지털 회로에서 트랜지스터를 사용하는 경    우는 릴레이라고 하는 전자석 스위치를 동작시킬 때(릴레이는 구동전류를 많이 필요로 하기 때문에 IC만으로는 감당하기    어려운 경우가 있다)나,발광 다이오드를 제어하는 경우 등이다.     트랜지스터는 반도체의 조합에 따라 크게 PNP 타입과    PN 타입이 있다. (PNP 타입과 NPN 타입에서는 전류의방향이 다르다.) 마이너스 전압측을 접지로,플러스 전압측을 전원    으로 하는 회로의 경우, NPN타입 쪽이 사용하기 쉽다. 3 트랜지스터의 구조와 동작 1) 트랜지스터의 내부 ① p형과 n형의 3층구조 ② 트랜지스터의 구조와 기호   1.이미터(emitter : E) : 전류의 반송자로 주입하는 전류    2.베이스(base : B) : 주입된 반송자를 제어하는 전류 공급   3.컬렉터(collectoer : C) : 전류의 반송자를 모으는 부분의 전극 2) 트랜지스터에 흐르는 전류 [전압을 가하는 방법] ① B와 E간의 pn접합면 VBE→순방향 전압    ②C와 B간의 pn접합면   VCE→역방향 전압 3) 내부에서 전자의 움직임 ① NPN형 트랜지스터의 동작 - B와 E사이의 순방향 전압VBE에 의해 E의 전자가 B로 이동한다. - C와 E사이의 역방향 전압 VCE에 의해 E에서 B쪽으로 가던전자의 대부분이 C쪽의높은 전압에 끌려서 전류가 흐르게 된다. - PNP형과는 전지 연결이 반대 극성이다. ② IE : 이미터에서 베이스 속으로 들어간 전자의 양에 상당하는 전류 ③ IB : 베이스 속으로 들어간 전자중 C-B접합면까지 도달하지 못한 전자의 양에 상당하는 전류 ④ IC : 컬렉터 속으로 들어간 전자의 양에 상당하는 전류   [트랜지스터의 구조]   [트랜지스터의 동작]   트랜지스터(TR : transistor)의 구조는 pn접합 2개를 맞대어 붙인 형태로 되어 있으며,   pnp형과   npn형이 있다. 그림의 트랜지스터 기호에서   화살표를 한 것은 이미터와 베이스의 접합이 순방향으로   바이어스  되었을  때의 전류가  흐르는 방향을 표시한 것이다.   여기서는 npn형에 대해서 설명하기 로 한다.   트랜지스터를   동작시키기 위해서는 왼쪽 그림과 같이 C-B 접합에 역방향 전압을 가하고 E-B 접합에 순방향 전압을 가하는 것이 중요하다.    순방향 전압이 가해진 E-B 접합에서는 이미터 쪽에서 많은 전자가 공핍 층을 넘어 확산 현상으로  베이스층으로 유입된다.  유입된 전자의 일부분은 베이스층의 다수 반송자인 정공과 재결합하여베이스 전류가 되지만, 대부분의 전자는 베이스 층이 얇기 때문에 확산하는 거리가 짧아 곧 C-B 접합에 도착한다.   C-B 접합에 도착한 전자는 공핍 층의전기장에 끌려 컬렉터 층으로 들어가서 컬렉 터 단자에 도착한다.러므로 이미터 전자는 베이스를 지나 컬렉 터로 흐르고, 그 양은 B-E 접합의 순방향 전압 VBE에 의해 자 유롭게 조절할 수 있다. 4 트랜지스터의 증폭 작용    이미터에서 유입된 전자 가운데 컬렉터에 도달하는 전자의 비율을 α라 하면 α는 보통 0.99정도로 1에 가까운 값을 갖는다    또한 베이스와 컬렉터 사이의 전류 증폭률을 β라 하면, β=α/(1-α)로 나타낼 수 있다.    만약 α를 0.99로 하면 β는 약 100이 되어 베이스 전류가 100배로 증폭되어 컬렉터에 흐르게 된다.또 α를 0.999로 하면 β는    약 1000이되어 1000배로 증폭된 컬렉터 전류가 흐르게 된다. 이것이 트랜지스터의 증폭작용이다.