트랜지스터 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 트랜지스터 위키백과, 우리 모두의 백과사전. 둘러보기로 가기 검색하러 가기 이 문서의 내용은 출처가 분명하지 않습니다. 이 문서를 편집하여, 신뢰할 수 있는 출처를 표기해 주세요. 검증되지 않은 내용은 삭제될 수도 있습니다. 내용에 대한 의견은 토론 문서에서 나누어 주세요. ( 2010년 10월 ) 다른 뜻에 대해서는 트랜지스터 ( 동음이의 ) 문서를 참조하십시오. 여러 종류의 트랜지스터 트랜지스터 ( 영어 : transistor ) 는 게르마늄, 규소 따위의 반도체를 이용하여 전자 신호 및 전력을 증폭하거나 스위칭하는 데 사용되는 반도체소자이다. Julius Edgar Lilienfeld가 1926년 장효과 트랜지스터에 대한 특허를 냈으나 [ 1 ] 당시 실제로 동작하는 장치를 구성하지는 못했다. 트랜지스터는 1947년 미국의 벨 연구소에서 월터 브래튼, 윌리엄 쇼클리, 존 바딘이 처음 만들었다. " 변화하는 저항을 통한 신호 변환기 ( transfer of a signal through a varister 또는 transit resistor ) " 로부터 나온 조어이다. 트랜지스터는 현대 전자 기기를 구성하는 굉장히 흔한 기본 부품중 하나이다
변환기 ( transfer of a signal through a varister 또는 transit resistor ) " 로부터 나온 조어이다. 트랜지스터는 현대 전자 기기를 구성하는 굉장히 흔한 기본 부품중 하나이다. 1947년 미국 물리학자 존 바딘, 월터 브래튼, 윌리엄 쇼클리에 의해 트랜지스터가 개발된 후 트랜지스터는 전자공학의 대변혁을 일으켰다. 트랜지스터의 출현으로 인해 더 작고 값싼 라디오, 계산기 컴퓨터 등이 개발되었다. 트랜지스터는 IEEE 마일스톤상 목록에 기재되어 있으며 트랜지스터 개발자는 1956년 노벨 물리학상을 수상했다. 트랜지스터는 크게 접합형 트랜지스터 ( Bipolar Junction Transistors : BJTs ) 와 전계효과 트랜지스터 ( Field Effect Transistors : FETs ) 로 구분된다. 트랜지스터는 보통 입력단, 공통단 그리고 출력단으로 구성되어 있다. 입력단과 공통단 사이에 전압 ( FET ) 또는 전류 ( BJT ) 를 인가하면 공통단과 출력단 사이의 전기전도도가 증가하게 되고 이를 통해 그들 사이의 전류흐름을 제어하게 된다. 아날로그, 디지털 회로에서 트랜지스터는 증폭기, 스위치, 논리회로, RAM 등을 구성하는
= ICRC Vce 이므로, Vce = Vcc - ICRC 이다. 공통 이미터 전류 이득은 회로를 구성할 때 중요한 요소중 하나이다. ( 각 트랜지스터의 데이터 시트에 나와있다. ) 여기서는 beta라고 나타냈다. IC = betaIB 이기 때문에 IC도 구할 수 있다. 같은 방법으로 작동 지점 ( Vce, IC ) 도 설정 될 수 있다. 장점 : 베이스 저항 ( RB ) 을 바꿈으로써 active region ( 작동 영역 ) 안에서는 작동 지점을 얼마든지 바꿀 수 있다는 장점이 있다. 소자 몇개로 구성할 수 있다. 단점 : 콜렉터 전류는 온도나 전원의 공급 전압에 의해 바뀌므로 일정하지 않게 된다. 그러므로 작동 지점이 불안정하게 된다. Vbe가 변하면 IB도 같이 변하게 된다 그러므로 IE도 다같이 변하게 된다. 이것이 결국 이득 ( gain ) 값을 변하게 한다. 트랜지스터가 다른 것으로 바뀐다면 beta값의 변화가 크다. 이 변화가 작동지점을 많이 바꾼다. 용도 : 위에 나와있는 단점들 때문에, 고정 바이어스는 선형 회로에서 잘 사용되지 않는다. ( 트랜지스터를 전류원으로 쓰는 회로 등 ) 그 대신, 트랜지스터가 스위치로 사용되는 회로에 자주 사용된다. 2.
오히려 전류는 0이면서 전압은 Vcc로 유지 된다. 이런 경우 오히려 논리1일 때 전류가 흐르지 않고 논리 0일 때 전류가 흐르는 것이 보통이다. 트랜지스터 회로 [ 편집 ] 접합형 트랜지스터 바이어스 회로 [ 편집 ] Class A 증폭기의 바이어스 회로 [ 편집 ] Class A 증폭기를 이용하여 대표적으로 3 가지 종류가 있다. 베이스 바이어스 ( 고정 바이어스 ) 전압 분배 바이어스 컬렉터 귀환 바이어스 1. 베이스 바이어스 ( 고정 바이어스 ) [ 편집 ] Fixed bias ( Base bias ) 이러한 바이어싱을 베이스 바이어스 혹은 고정 바이어스 라고 부른다. 오른쪽의 예시 그림을 보면, 단일의 전력원 ( 베터리 ) 이 콜렉터와 베이스에 사용된다. 오른쪽 회로에서는 Vcc = IBRB Vbe 그러므로, Ib = ( Vcc - Vbe ) / RB Vcc가 Rb의 값에 따라 고정되어 있으므로, 베이스 전류 Ib는 변하지 않는다. 그래서 이러한 바이어스 종류를 고정 바이어스라고 부른다. 또한 이 회로에서는 Vcc = ICRC Vce 이므로, Vce = Vcc - ICRC 이다. 공통 이미터 전류 이득은 회로를 구성할 때 중요한 요소중 하나이다. ( 각 트랜지스터의 데이터 시트에 나와있다. )
, U C E { [UNK] displaystyle U - { CE } } 그리고 I B { [UNK] displaystyle I - { B } } 관계. 증폭회로에서 일차함수의 관계를 갖는 것이 회로 구성이 편한데, BJT 경우는 일정 배율을 가지고 동작하는 것을 forward - active ( 또는 간단히 active ) 모드 ( 그림 1 참조 ) 라고 한다. 이 모드는 입력전류에 대해 일정 비율로 출력 전류로 나타난다. BJT를 사용해서 증폭회로를 만들려면 이 모드를 사용해야 한다. active모드에서 입력 전류의 몇 배가 출력 전류로 나타난다. 따라서 다음과 같은 수식으로 표현이 가능하다. I C = beta F I B { [UNK] displaystyle { I - { [UNK] text { C } } } = [UNK] beta - { F } { I - { [UNK] text { B } } } } 입력 전류의 beta F { [UNK] displaystyle [UNK] beta - { F } } 만큼 전류 증폭이 된다. 만약 출력 전압이 필요하면 저항등을 사용하여 출력 전류를 흘려 주면 오옴의 법칙에 따라 전압으로 변환 된다. ( 그림 2 ) NPN common - emitter 간단회로 ( 자세한 biasing는 넣지 않음 ). 그림 2의 증폭 예에서 입력 전류 I B
없다. 기본적으로 BJT나 FET의 포화영역의 전압이 존재하기 때문이다. 그래서 각 상태의 전압 범위를 설정한 이유이기도 하다. TTL 토템폴 구조의 경우, V C C [ V ] { [UNK] displaystyle V - { CC } [ V ] } 와 0 [ V ] { [UNK] displaystyle 0 [ V ] } 사이에 두개의 스위치 구조를 넣고 참을 표현할 때 : V C C { [UNK] displaystyle V - { CC } } 쪽의 스위치 ( 그림3 V3 ) 를 켜고, 0 [ V ] { [UNK] displaystyle 0 [ V ] } 쪽 ( 그림3 V4 ) 은 끄고, 거짓을 표현할 때 : V C C { [UNK] displaystyle V - { CC } } 쪽의 스위치 ( 그림3 V3 ) 를 끄고, 아래의 스위치 ( 그림3 V4 ) 를 켜면 출력 전압이 전압 V C C [ V ] { [UNK] displaystyle V - { CC } [ V ] } 또는 0 [ V ] { [UNK] displaystyle 0 [ V ] } 가 되어 논리를 표현할 수가 있다. BJT의 스위치 동작에서 전류 [ 편집 ] 논리의 표현이 전압을 기준으로 정해지면서 전류는 출력 다음의 회로에 의해 결정 된다. 출력에 어떤 회로
실제로 칩으로 구현하면 전압이 정확하게 V C C [ V ] { [UNK] displaystyle V - { CC } [ V ] } 가 되지 않는다. BJT V3의 포화상태에서 전압 강하 현상 때문에 다소 전압이 떨어진다. 여기에 ( 그림 3 ) 의 R3와 V5에 의해서 전압강하가 추가 된다. 마찬가지로 0 [ V ] { [UNK] displaystyle 0 [ V ] } 도 0보다 다소 큰 전압이 나온다. ( 그림 3 ) 의 V4에 의해서 전압이 높아진다. 편의 상 이렇게 표현한 것이다. 논리 0과 1의 허용 전압 범위는 논리게이트 별로 차이가 난다. TTL, CMOS 등의 로직의 형태에 따라서 허용 범위가 정해져 있다. 논리1의 전압 V C C { [UNK] displaystyle V - { CC } } 는 초기에 5V를 사용하였다. 그러나 전압이 높으면 동작 속도와 전력 면에서 불리하다. 그래서 지금은 3. 3V을 많이 사용하고 이 전압보다 낮은 전압을 사용하기 한다. 그러나 이 전압은 무한정 낮게 설정할 수는 없다. 기본적으로 BJT나 FET의 포화영역의 전압이 존재하기 때문이다. 그래서 각 상태의 전압 범위를 설정한 이유이기도 하다. TTL 토템폴 구조의 경우, V C
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할 필요가 없다. 이렇게 음전압 전원을 하나더 추가 해야하는 부담을 수용하면 신호 처리하는 입장에서는 쉬워 진다. 단일 전원을 사용한다면 연산증폭기는 결국 virtual ground 도입하여 신호 AC에 DC을 추가하는 방법으로 해결 한다. BJT 증폭작용 [ 편집 ] BJT를 사용하여 증폭기를 만든다면 입력 전류 증폭을 사용해야 하므로 입력 전압을 넣으면 베이스에서 입력 전류로 바꾸어 입력 된다. 그렇게 되면 출력 전류가 저항을 통해 전압으로 표현 된다. BJT에서 신호 표현 흐름 : v i n { [UNK] displaystyle v - { in } } - - - > i b { [UNK] displaystyle i - { b } } - - - > beta i b { [UNK] displaystyle [UNK] beta i - { b } } = i c { [UNK] displaystyle i - { c } } - - - > v o u t { [UNK] displaystyle v - { out } } ( 그림 1 ) BJT I C { [UNK] displaystyle I - { C } }, U C E { [UNK] displaystyle U - { CE } } 그리고 I B { [UNK] displaystyle I - { B } } 관계. 증폭회로에서 일차함수의 관계를 갖는 것이 회로 구성
{ [UNK] text { B } } } 변환 과정에서도 왜곡이 생긴다. cut - off 전압에 가까울 수록 왜곡이 커진다. I b = V i n R i n { [UNK] displaystyle I - { b } = { [UNK] frac { V - { in } } { R - { in } } } } 여기서 R i n { [UNK] displaystyle R - { in } } 은 베이스에서 본 입력 임피던스 이다. 입력 전압 V i n { [UNK] displaystyle V - { in } } 이 작아 cut - off 전압 근처가 되면 I b { [UNK] displaystyle I - { [UNK] text { b } } } 의 전압이 왜곡 되면서 전체 출력에 영향을 미친다. 반대로 출력 전류가 포화영역에 들어서기 시작 하면 마찬가지로 왜곡이 생긴다. 포화영역에서 BJT가 I C = beta I B { [UNK] displaystyle I - { C } = [UNK] beta I - { B } } 에 따라 전류 공급 능력이 있어도 R C { [UNK] displaystyle R - { C } } 에 의해 전류가 제한 되기 때문이다. 스위치 작용 [ 편집 ] 스위치 작용은 주로 연결 또는 끊김을 의미한다. 즉, 전류가 흐르느냐 흐르지 않는냐를 말한다. 따라서 BJT의 경우는 동작모드 중
트랜지스터(영어: transistor)란 진공관을 대체하여, 저마늄, 규소 따위의 반도체를 이용하여 전자 신호 및 전력을 증폭하거나 스위칭하는 데 사용되는 반도체 소자이다. 세 개 이상의 전극이 있다. Julius Edgar Lilienfeld(율리우스 에드거 릴리엔펠트)가 1926년 장효과 트랜지스터에 대한 특허를 냈으나 당시 실제로 동작하는 장치를 구성하지는 못했다. 트랜지스터는 1947년 미국의 벨 연구소에서 월터 브래튼, 윌리엄 쇼클리, 존 바딘이 처음 만들었다. "변화하는 저항을 통한 신호 변환기(transfer of a signal through a varister 또는 transit resistor)"로부터 나온 조어이다. 트랜지스터는 현대 전자 기기를 구성하는 굉장히 흔한 기본 부품 중 하나이다. 1947년 미국 물리학자 존 바딘, 월터 브래튼, 윌리엄 쇼클리에 의해 트랜지스터가 개발된 후 트랜지스터는 전자공학의 대변혁을 일으켰다. 트랜지스터의 출현으로 인해 더 작고 값싼 라디오, 계산기, 컴퓨터 등이 개발되었다. 트랜지스터는 IEEE 마일스톤상 목록에 기재되어 있으며 트랜지스터 개발자는 1956년 노벨 물리학상을 수상했다. 트랜지스터는 크게 접합형 트랜지스터(Bipolar Junction Transistors:BJTs)와 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistors:FETs)로 구분된다. 트랜지스터는 보통 입력단, 공통단 그리고 출력단으로 구성되어 있다. 입력단과 공통단 사이에 전압 (FET)또는 전류(BJT)를 인가하면 공통단과 출력단 사이의 전기전도도가 증가하게 되고 이를 통해 그들 사이의 전류흐름을 제어하게 된다. 아날로그, 디지털 회로에서 트랜지스터는 증폭기, 스위치, 논리회로, RAM 등을 구성하는 데 이용된다.