Ch.10 양극성 접합 트랜지스터

전기전자회로 (2)

기계설계·자동화공학부기계설계 자동화공학부

10장의 구성

10 1 증폭기와 스위치로서의 트랜지스터10.1 증폭기와 스위치로서의 트랜지스터

10.2 양극성 접합 트랜지스터 (BJT)10.2 양극성 접합 랜지 터 (BJT)

10.3 BJT 대신호 모델

10.4 BJT의 동작점 선택

10 5 트랜지스터 게이트 및 스위치10.5 트랜지스터 게이트 및 스위치

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 1

10.1 증폭기와 스위치로서의 트랜지스터

트랜지스터

양극성 접합 트랜지스터(bi l j ti t i t BJT)• 양극성 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor, BJT)

• 전기장 효과 트랜지스터(field-efect transistor, FET )

선형 증폭기, 스위치

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 2

10.2 양극성 접합 트랜지스터 (BJT)

BJT

베이스 이미터 접합 (BE junction) : 순방향 바이어스

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 3

10.2 양극성 접합 트랜지스터 (BJT)

베이스 컬렉터 접합 (BC junction) : 역방향 바이어스

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 4

10.2 양극성 접합 트랜지스터 (BJT)

BJT의 동작 영역

• 차단 영역(cutoff region)• 포화 영역(saturation region)• 활성 선형 영역(active linear region)항복 영역(b kd i )

기계 설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 5

• 항복 영역(breakdown region)

10.2 양극성 접합 트랜지스터 (BJT)

,CBE iii += ,BECBCE vvv += β : 전류 증폭률 (50~200)BC ii β=

VVVVVV 8312

동작 영역의 결정

VVVVVV 8,3.1,2 321 ===

VVVVBE 7.021 =−= BE 접합은 순방향 바이어스

AkR

VVIB

BBB µ50

40241 =

−=

−=

80=βmA

kRVVI

C

CCC 4

18123 =

−=

−=

80=β

VVVVCE 7.623 =−=

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 6

10.2 양극성 접합 트랜지스터 (BJT)

예제 10.2

120 VVVV조건 :

Ω=Ω=Ω===

500,1,40,12,0

ECB

CCBB

RkRkRVVVV조건 :

0V풀이 : 이므로 BE 접합은 역바이어스가 걸린다0=BBV풀이 : 이므로 BE 접합은 역바이어스가 걸린다.

따라서 이고0== CB II트랜지스터는 차단 영역에서 동작한다트랜지스터는 차단 영역에서 동작한다.

예제 10.3

VVVVVV 32272조건 VVVVVV 3.2,2,7.2 321 ===조건 :

VVVVBE 7.021 =−=풀이 : 이므로 BE 접합은 순방향 바이어스가 걸린다.

VV 3212하지만 이므로,3.023 =−= VVVCE

포화 영역에서 동작한다

mAR

VVIC

ccC 7.9

10003.2123 =

−=

−=

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 7

포화 영역에서 동작한다.

10.4 BJT의 동작점 선택

,BBB II = CECCCC VIRV +=

CCC

CEC

C VR

VR

I 11+−= 부하선

방정식CC RR

CC

RV

CCV축 절편은 , 축 절편은 이다.CICEV

방정식

CR

CR1

−기울기는 이다.

이 직선과 베이스 전류에 대한 컬렉터 전류

의 곡선이 만나는 점을 직류 동작점 즉 Q점의 곡선이 만나는 점을 직류 동작점, 즉 Q점

이라고 정의한다.

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 8

10.4 BJT의 동작점 선택

신호의 증폭

신호의 증폭은 베이스로 흐르는 DC전류에 중첩되어 있는 AC 신호의 영향을 해석하여신호의 증폭은 베이스로 흐르는 DC전류에 중첩되어 있는 AC 신호의 영향을 해석하여

결정한다.

DC 바이어스가 없다면 증폭기로서의 역할도 할 수 없다.

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 9

10.4 BJT의 동작점 선택

테브닌 등가 회로에 의해 베이스 단의 회로를 간단히 한다.

테브닌 정리 (Thevenin theorem)테브닌 정리 (Thevenin theorem)

부하의 관점에서 보면 이상 전압원, 전류원 및 선형 저항으로 구성된 어떠한

회로라도 이상 전압원과 등가저항이 직렬 연결된 등가회로로 나타낼 수 있다.

1 테브닌 등가 저항의 계산 전압원은 단락회로 전류원은 개방회로로 놓고1. 테브닌 등가 저항의 계산 : 전압원은 단락회로, 전류원은 개방회로로 놓고

부하단에 대한 등가 저항을 구한다.

2. 테브닌 전압의 계산 : 부하단을 제거하고 개방된 부하단자에 걸리는 개방

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 10

전압을 구한다.

10.4 BJT의 동작점 선택

1. 테브닌등가 저항의 계산 2. 테브닌 전압 계산

21 || RRRT = CCT VRR

RV21

2

+=

CBCBE IIIII ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +=+=+=

βββ 1)1(

[ ] BEBEB

EEBEBBBB

VIRRRIVRIV

+++=++=)1(β

RIVRIV

베이스 전류를얻을 수 있다.

CECEC

EECECCCC

VIRR

RIVRIV

+⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++=

++=

ββ 1

부하선 방정식을얻을 수 있다

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 11

⎠⎝ β 얻을 수 있다.

10.5 트랜지스터 게이트 및 스위치

다이오드를 이용한 OR게이트

A B OA B O

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

스위치로서의 BJT 동작스위치로서의 BJT 동작

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 12

5. 트랜지스터 게이트 및 스위치

잡음 여유

BJT를 이용한 OR 게이트

기계설계·자동화공학부기계설계·자동화공학부 13