일렉

트랜지스터는 다리가 세개가 있는데 베이스,컬렉터,이미터 이렇게 됩니다. 각 명칭마다 접지 동작이라는것이 있습니다.

첫번째 이미터 접지 동작은 이미터 접지 동작의 기본은 입력 베이스의 단자로 베이스 전류를 조금 유입시키면 그것이 베타배로늘어 컬렉터 전류로 되어 흐른다고 생각하는것이 편리합니다. 이미터 전류는 베이스 전류와 컬레거 전류가 합류한 것입니다. 트랜지스터는 전류 증폭기이며 입력의 Ib를 100배,1000배로도 증폭하여 컬렉터 전류,이미터 전류로서 흘러 나가는 능동 소자라고 생각하면 됩니다. 이미터 접지 트랜지스터의 어스쪽에서 본 입력 임피던스는 2~3K옴정도이며 무엇보다도 전류 증폭률이 높은 것이 특징입니다.두번째 컬렉터 접지 동작(이미터 플로어)  컬렉터 접지 동작은 이미터 접지와 비슷하여 입력 단자는 베이스나 이미터 단자에 부하 저항을 넣어 출력 단자로 하는 방식이며, 이미터 플로어라고도 합니다. 베이스 단자와 이미터 단자 사이를 보면 순방향으로 바이어스된 이미터 접합이 있는 것 뿐이므로 직류 전위적으로는 다이오드의 오프셋 전압0.65V~0.7V의 차가 있을 뿐입니다. 또 교류 전위적으로는 다이오드는 도통 상태이므로 베이스의 교류전압과 이미터의 교류전압은 거의 같아집니다. 이미터 플로어의 최대 특징은 입력 임피던스가 높고(10~100k옴),출력 임피던스가 많이  낮으므로(30옴~50옴),높은 임피던스의 회로와 낮은 임피던스의 회로 사이에 넣어 버퍼 증폭기로 사용합니다. 그리고 세번째는 베이스 접지 동작 거의 사용하지 않으나 컬렉터전류의 직결 증폭기에는 복합 회로로 사용하는 예가 많고 입력 이미터 전류가 알파배하여 출력의 컬렉터 전류로 되므로 전류 증폭률은 거의 1에 가깝습니다. 그리고 입력 임피던스는 낮고 출력 임피던스는 높은 것이 특징입니다.이 접지 방식은 낮은 임피던스를 높은 임피던스에 접속하는 임피던스 변환기의 기능이 있습니다. 그럼 트랜지스터 데이터시트를 보고 데이터시트를 어떻게 보는지 보여드리겠습니다.

위 이미지는 트랜지스터 2SC1815 데이터 시트입니다.2SC1815특징과 용도로는 저주파 전압증폭용 ,여진단 증폭용 ,고내압이고 또한 전류용량이 크고 직류 전류 증폭률의 전류 의존성이 뛰어나고 Po=10W용 앰프의 드라이버 및 일반 스위치용에 적합니다. 

사용목적은 저주파 저잡음 증폭용이나 VHF대 증폭용,고속도 스위칭용,TV(브라운관용)수평 편향 출력용 등 세밀하게 사용 목적을 분류하여 제조되어있습니다. 트랜지스터 머리를 보면 숫자들이 쓰여있는데 앞에 2 짜는 트랜지스터를 뜻하고 S는 반도체 C는 PNP형과 NPN형이 있는데 PNP형은 A나B가 적혀있는데 A는 고주파용 B는 저주파용 그리고NPN형은 C와 D중 C는 고주파용 D는 저주파용으로 나뉩니다. 표2에 맨위에 줄은 컬렉터,이미터 차단 전류를 말하는것입니다.PN접합의 역바이어스시의 누설 전류인데 온도 상승으로 급증합니다. 특히 파워를 취급하는 트랜지스터에서는 이 차단 전류에 주목할 필요가 있습니다. 작은 신호용 트랜지스터에서는 0.1uA정도입니다. 그리고 4번째줄은 직류 전류 증폭률을 말하는것인데 이값은 50~100정도이며 컬렉터 전류와 온도로 변화됩니다. 그 변화 양상은 그래프로 나타냅니다.5번째줄은 컬렉터와이미터간 포화전압을 뜻하는데 보통의 증폭기가 아니라 스위치로 사용할 경우 on일때의 전압을 나타냅니다.  그리고 6번째줄은 트랜지션 주파수를 얘기하는건데 교류전류증폭률이 1로 되는 주파수입니다. 트랜지션 주파수가 Fr이상의 주파수에서는 트랜지스터는 기능을 하지 않습니다. Fr트랜지스터를 증폭기로 사용한 때의 증폭도와 고역차단 주파수를 곱한값의 최고 한계를 나타냅니다.마지막줄은 컬렉터 출력용량을 말하는것입니다. 컬렉터 접합 부분의 역바이어스시에 나타나며 공핍층의 캐패시턴스입니다. 컬렉터쪽의 교류 전압은 Cob를 통해 베이스쪽에 피드백되어 고역 특성을 저하시키므로 고주파용에서는 중요한 파라미터입니다.마지막으로 표2에는 나오진 않았지만 NF라고 있을것입니다. 이것은 잡음지수NF라고하는데 노이즈 피겨라고도 하며 트랜지스터 내부에서 발생하는 잡음량을 나타냅니다.앰프에 들어가는 TR시리즈는 이것이 많이 중요합니다. 일반적으로 NF를 최소로하는 동작 최적점이 있습니다. 

예를 들면 밝게 빛나고있는 전구나 형광등을 살짝 만져보면 뜨겁게 느껴집니다.만일 전구나 형광등에서 소비되고있는전기가 모두 빛으로 변화였다면 형광등이나 전구가 뜨겁지 않을것입니다. 그렇지 않기때문에 형광등이나 전구가 뜨거워지는것입니다.단 진공관은 열외합시다.

트랜지스터 직류증폭에 사용할경우  주의가 필요합니다.트랜지스터를 스위칭이나 직류증폭으로 작용시키는 예로는 직류 안정화 전원이나 소형 램프,릴레이 구동회가 있습니다.그리고 이들은 대개 몇백mA(미리암페어)나 몇A 라는 큰 전류를 취급하는 것이 많으므로 트랜지스터의 Ic(컬랙터전류)는 매우 중요합니다.

저항 = 1K옴 

소형램프 2.5v 0.3A

트랜지스터 2SD734

전원 3V

트랜지스터의 베이스에 2~3mA의 전류가 흐르면 2.5V,300mA의 램프를 빛나게 할수있습니다.이 회로에서트랜지스터는 스위치로서 작용하고 있으며,또 2~3mA의 전류로 300mA의 전류를 컨트롤한 것이 되므로 증폭도가 약 100배의 직류 증폭기이기도 합니다.모든 트랜지스터는 두 종류로 나뉩니다. NPN형 트랜지스터와 PNP형 트랜지스터가 있습니다.

위 그림을 보시는것과 같이 두종류의 트랜지스터가 있는데 단순이 반도체를 어떻게 붙였냐에 따라 나뉘는것뿐입니다.트랜지스터를 보면 2saxx, 2sbxx, 2scxx, 2sdxx 이렇게 4종류나 됩니다. 2sa와 2sb는 PNP형 트랜지스터고 나머지는 NPN형 트랜지스터입니다. PNP트랜지스터와 NPN트랜지스터 두개를 합쳐서 회로를 꾸미게되면 전류가 트랜지스터안에서 돌고돌아서 발진을 일이킵니다. 물론 다른 부속도 몇개 추가 되긴해야하겠지만요. 하지만 유식한 용어중에 콤플리멘트라는순수트랜지스터 두개를 합쳐서 만들어낼수있는 회로도 쓰이깁합니다. 순전히 부속 단가를 낮추기위해라고 생각합니다.최초 트랜지스터가 발명된 무렵에는 PNP형 트랜지스터 쪽이 부속이 많았지만 지금에는 NPN형 트랜지스터 쪽이 종류가 많습니다. 왜냐면 NPN형 트랜지스터는 전압을 거는 방법이라든가 전류가 흐르는 방향이 진공관에 가깝다라고들 해서 쓰기에 편하다는 장점아닌 장점이 있기때문이랍니다.이 트랜지스터는 NP에 하나와 PN에 하나 합계2개의 접합면을 가지고있습니다. 그래서 이와 같은 트랜지스터를 바이폴라 트랜지스터라고도 합니다. 트랜지스터같은 부류에 FET(전계효과 트랜지스터)라는것이 있는데 트랜지스터와같이 발은3개있는데 접합면을 하나밖에 가지고 있지 않습니다.그래서 이쪽은 유니폴라 트랜지스터라고들합니다.

트랜지스터는 베이스 컬렉터 이미터의 세발이 있습니다. 컬렉터는 모으다란 의미를 가지고있고 이미터는 방출한다는의미를 가지고있습니다. 그래서 이미터가 던진것을 컬렉터가 잡는다는식으로 생각하면 기억하기 편할것입니다.그럼 이미터가 던진것은 무엇일까요? 그것은 NPN형 트랜지스터라면 이미터의 N형 반도체 속에있는 자유전자(-)일것이고,PNP형 트랜지스터라면 이미터P형 반도체속에 있는 홀(+)이 될것입니다( 기억하시길 바랍니다) 컬렉터가 이미터에서 던진 자유 전자나 홀을 잡으려면 NPN형 트랜지스터면 컬렉터에 +전기를,또 PNP형 트랜지스터라면 컬렉터에 - 전기를 가하면 됩니다. 그리고 베이스는 컬렉터에서 이미터로 전기가 흐를수있게 신호를 가해주면 됩니다.베이스에 가해진 작은 신호가 크게 증폭되어 컬렉터에 나타난다고 보면됩니다. 트랜지스터는 제목과 마찬가지로 견딜수있는 온도가 데이터시트에 나와있긴하지만 계속 높은 온도에서 트랜지스터를 사용하게되면 결국엔 자기역활을 못하게되고 나중에 고장이난다거나 타버리거나 해서 못쓰게 되는경우가 많습니다.항상 트랜지스터를 사용하실때에는 데이터시트에 나와있는 허용전류값과 전압값을 잘 보시고 그것을 넘지않는선에서 사용하시길바랍니다. 그리고 트랜지스터의 장점중하나가 신호증폭 혹은 전류증폭용으로 많이 쓰이는데 위에 짧게 설명해놨지만 조금더 설명해보겠습니다. 

이번엔 직류 전류 증폭률Hfe를 짧게 얘기해보겠습니다.

위이미지는 직류전류증폭률에 대해 그린것인데 제가 그렸지만 그림이 많이 성의없어보입니다.죄송합니다. 아무튼 베이스전류가 1mA일때 컬렉터전류는 100mA 이므로 이 트랜지스터의 전류증폭률은 100이 됩니다.그리고 베이스전류와 컬렉터전류는 이미터로 흐르기시작하므로 이미터의 전류는101mA가 됩니다. 이런식으로 전류가 돌고돕니다. 여기에 PNP형 트랜지스터나 NPN형 트랜지스터를 같이 쓰게 된다면 증폭률이 두배에서 세배 혹은 더 올라갑니다. 전류증폭이 있으면 신호증폭으로 쓸수있다는것을 알고계시면 좋겠습니다.

이번포스터는 여기까지하겠습니다.