BJT에 대해 알아보기
안녕하세요. 오늘은 BJT 특성에 대하여 기초적인 내용을 알아보겠습니다.
BJT란 간단히 설명하면 3개의 도핑된 반도체로 구성된 반도체 소자입니다.
먼저 BJT의 구조에 대해 알아보면 이미터(E), 베이스(B), 컬렉터(C)로 이루어져 있습니다.
이미터는 도핑 시 고농도로 불순물을 도핑하여 만들며 캐리어 공급 역할을 합니다.
베이스는 저농도로 도핑하여 만들어 매우 얇은 층으로 만들어 주는데, 그 이유는 전자와 정공의
결합을 최소화 하기 위해서입니다. 즉 베이스에서 전자와 정공의 결합이 이루어지며 전류의 흐름을
제어하는 단자입니다.
컬렉터는 불순물 농도를 가장 저농도로 도핑하여 만들며 캐리어가 모이는 단자입니다.
컬렉터는 베이스로부터 대부분의 전자를 수집하거나 끌어 모으기 떄문에 붙여진 이름입니다.
▶BJT의 동작
BJT는 베이스-이미터 접합에 순방향 전압을 인가하고 베이스-컬렉터 접합에 역방향 전압을 인가하면
동작하게 됩니다.
아래 사진을 통해 각 접합부에 순방향과 역방향 전압을 인가한 모습을 확인할 수 있습니다.
이미터 다이오드에 순방향 바이어스가 인가되는 순간, 이미터 영역에 존재하는 전자는 아직은 베이스 영역으로 들어가지 않습니다.
만일 VBB가 이미터-베이스 전위장벽보다 더 높으면, 그림과 같이 이미터 전자가 베이스 영역으로 들어가게 됩니다.
이론적으로 이러한 자유전자들은 두 방향으로 흐를 수 있는데 하나는 왼쪽으로 흘러 베이스를 빠져나와 RB를 지나 양의 전원단자까지 이동할수 있고 다른 하나는 자유전자가 컬렉터 안으로 흐를 수 있습니다.
자유전자들은 대부분 컬렉터까지 계속 가게 됩니다. 즉 저농도 도핑은 베이스 영역에서 자유전자의 수명이 길다는 것을 의미합니다. 또한 베이스가 매우 얇다는 것은 자유전자가 컬렉터에 도달할때까지 이동거리가 짧다는 것을 의미하므로 이미터에서 주입된 전자들이 베이스를 지나 컬렉터까지 쉽게 갈 수 있도록 베이스를 얇게 만드는 것입니다.
모든 자유전자들은 컬렉터 안으로 들어가게 되고 전자들이 컬렉터 안으로 들어가면 전원전압 VCC의 인력을 받습니다.
이 때문에 자유전자는 컬렉터를 통과하여 흐르고 RC를 거쳐 컬렉터 공급전압의 양단자에 도달하게 됩니다.
아래 사진을 통해 지금까지 설명한 트랜지스터의 전류 흐름을 알 수 있습니다.
아래 사진은 NPN 트랜지스터를 테스트하는 방법입니다. 디지털테스터기를 이용해 NPN 트랜지스터 양단의 전압을 측정하여 순방향 또는 역방향으로 인가된 것을 알아내는 것입니다.
▶BJT 전압분배 바이어스 회로
위 사진은 베이스에 인가되는 전원이 두 개의 저항에 의해 분배되어 공급되는 회로를 보여줍니다. 주로 증폭기에서 사용되는 바이어스 회로입니다.
◎위 전압분배 회로 해석 방법
1. 전압 분배기에 의해 발생하는 베이스전압 VBB 계산
2. 이미터 전압 구하기 위해 0.7V 빼줌
3. 이미터 전류를 구하기 위해 이미터전압을 이미터저항으로 나눔
4. 컬렉터 전류와 이미터 전류가 대략 같다고 가정
5. 컬렉터 전원전압에서 컬렉터 저항 양단을 빼줌으로써 컬렉터와 접지 사이의 계산함
6. 컬렉터전압에서 이미터전압을 빼 줌으로써 컬렉터와 이미터 사이의 전압을 계산함
아래 사진은 BJT의 ON, OFF 동작을 설명한 그림입니다.
▶BJT의 특성 및 동작
오늘도 보디빌더 전력전자 이야기에 방문해 주셔서 감사합니다
여러분의 도움이 될 수 있도록 공부한 내용을 최대한 공유해 드리겠습니다