[실험 레포트 보 고서] BJT 소자

실험 4 BJT
요약 - 새롭게 접하는 BJT소자에 대해 알아본다. BJT를 이용한 Monostable Multivibrator 와 Schmitt trigger 회로를 분석하며 BJT소자의 특성에 대해 알고 실제 회로에서 응용할 수 있는 방법을 알아본다.

Ⅰ. 실험의 필요성 및 배경

BJT소자의 특성에 관해 알아보고 스위치와 증폭기로써의 기능을 살펴본다. 또한 BJT의 세 가지 Operating mode에 대해 특징들이 알아본다.

Ⅱ. 실험에 필요한 이론

A. BJT(Bipolar Junction Transistors)[1]
Bipolar Junction Transistor(양방향 접합 트랜지스터)의 줄임말이다. 2개의 PN접합으로 이루어진 트랜지스터이기에 이러한 이름을 갖는다. NPN과 PNP의 2가지 형태가 있으며, 가운데 단자를 Base(베이스), 양 끝은 Emitter(에미터),Collector(콜렉터)라 한다.
그림1. BJT의 형태
B. BJT의 동작[1]
BJT는 각 단자(Base, Emitter, Collector)에 전압을 인가해줌으로써 전류가 흐르게 된다.
그림2. BJT의 동작[2]
Case1) Forward Active Mode

① Emitter - Base의 PN접합면에, Emitter보다 Base쪽에 더 높은 전압을 가하게 되면 Forward Biased(순방향 바이어스)가 걸리게 된다.(PNP의 경우 반대)

② 순뱡항 바이어스로 인해, Base의 Hole의 일부는 Emitter쪽으로 이동하고, Emitter쪽의 대량의 캐리어 전자(Carrior)들이 Base쪽으로 이동하게 된다.

③ Base단은 매우 좁기 때문에 ②의 전자들은 순식간에 Collector - Base의 PN접합면 가까이에 도달하게 된다.

④ Collector - Base의 PN접합면에는 Collector쪽에 더 높은 전압이 되어있으므로, 전류가 거의 흐르지 않는 Reverse Biased(역 바이어스)가 된다. 대신, PN접합면 주변에는 전기장이 형성된다.

⑤ ③에서 Collector - Base의 PN접합면 가까이에 도달한 전자들은 ④의 전기장에 끌려 Collector로 끌려가게 된다.

⑥ Base에서는, 캐리어 전자들과 Base의 Hole의 일부가 서로를 당기는 Recombination을 하게 된다.

…

① Emitter - Base의 PN접합면에, Emitter보다 Base쪽에 더 높은 전압을 가하게 되면 Forward Biased(순방향 바이어스)가 걸리게 된다.

② Collector - Base의 PN접합면에는 Base쪽에 더 높은 전압을 건다.

③ 2개의 PN접합에 모두 순방향 바이어스(Forward Biased) 상태로 만들어준 형태가 되고, 매우 큰 존류가 Emitter와 Collector에 흐르게 된다.

① 포화 상태와 반대로 Emitter - Base와 Collector - Base의 PN접합면에, 모두 Reverse Biased(역방향 바이어스)를 걸어준다.

② 이렇게 되면 모든 단자에 거의 전류가 흐르지 않게 된다.

C. Monostable Multivibrator[3]