• N형 반도체와 P형 반도체를 PNP / NPN 형태로 접합한 구조의 소자 • 전류의 흐름 등을 조절할 수 있도록 하여 회로구성 시 중요한 반도체 소자 • 스위칭, 검파, 증폭용으로써 모든 전자 시스템에 한 가지 또는 여러 가지 형태로 사용 • 현대에는 On/Off 의 스위치로서 디지털회로에 더 많이 사용
#트랜지스터의 용량(크기)에 따른 구분
– 소 출력용 : 컬렉터 전류 0.1A정도 회로에 사용 – 중 출력용 : 컬렉터 전류 0.5A정도 회로에 사용 – 대 출력용 : 컬렉터 전류 1A이상 회로에 사용
##트랜지스터 구분과 소자활용
트랜지스터의 형명 : 2SC1815 Y
– 소비자종류
– 반도체의 뜻 Semiconductor의 머리글자
– 용도의 표시
– 등록순서계량표시
# 트랜지스터의 분류 • 2개의 접합면을 가진 반도체 3증 구조 • P층과 N층이 교대로 접합된 능동반도체소자 • 트랜스퍼 레지스터의 합성어 • 우리말로 변환 저항기 • 트랜지스터라는 용어가 일반화되어 있으며, 간단히 TR이라고 함 • 트랜지스터의 사용 및 분류 – 제어 가능한 저항기와 비교 가능 – 스위치, 릴레이 및 증폭기 등으로 사용 – 전기전도 과정에서의 차이점에 근거해 쌍극성* TR과 단극성 TR로 분류
# 트렌지스터의 분류와 기호
## 트랜지스터의 접합구조 • 구조는 P형 반도체와 N형 반도체를 샌드위치 모양으로 접합시킨 것 • 접합 방법에 따라 NPN형과 PNP형이 존재 • 전극 : 에미터(emitter), 베이스(base), 컬렉터(collector)
## 트랜지스터의 동작원리 • 베이스와 컬렉터 사이에 역 방향 전압을 가함 • 베이스와 컬렉터는 차단 상태가 되어 극히 작은 전류가 흐름
• 에미터와 베이스 사이에 순방향 전압을 가함 • 에미터의 정공이 얇은 베이스 층을 지나 컬렉터 전류를 만듦 • 극히 일부는 베이스 전류가 되어 흐름
• 큰 전류의 이득 획득 • 전압 이득 획득 • 전력의 증폭 기능 획득 • 베이스 접지 증폭률 ɑ와 에미터 접지 증폭률 사이의 관계
## 트랜지스터(TR)의 특성 • 컬렉터 전압, 이미터(혹은 컬렉터) 전류, 주위 온도 등에 따라 달라짐 • TR의 특성을 나타낼 때는 조건을 고려하고 일정한 기준을 정함 • 소출력 TR일 경우 – 컬렉터 전압 6V, 이미터 전류 1mA, 주위온도 25도의 조건 하에서 측정한 결과를 나타냄 – 소출력 TR - 수 mW이하의 출력을 낼 수 있는 TR – 중출력 TR - 수십mW ~ 수백mW의 출력을 낼 수 있는 TR – 대출력 TR - 수W 이상의 출력을 낼 수 있는 TR
## 트랜지스터(TR) 특성 데이터 특성 • 형영 : 고유의 명칭 • 최대정격 : 사용할 수 있는 최고 한도의 값 • 최대 VCBO : 컬렉터 최대전압, Vcmax • 최대 VEBO : 에미터 최대전압, 트랜지스터 회로의 컬렉터를 차단시킨 상태에서 이미터와 베이스 사이에 역방향으로 공급할 수 있는 최대 전압 • 최대 Ic : 컬렉터 전류, 컬렉터에 흘릴 수 있는 최고 한도의 전류 • 최대 Pc : 컬렉터 허용전력, 컬렉터의 최대 허용 전력손실
•ICBO : 컬렉터 차단전류 •hfe : 이미터 공통 접속(또는 이미터접지라고도 함) 회로에서 베이스에 펄스 전류 IB를 흘릴 때, 컬렉터 측에 증폭된 펄스전류 Ic를 측정하여 IB로 Ic를 나누어 얻은 값
•fT(트랜지션 주파수) –증폭하는 신호의 주파수가 높아지면 전류 증폭률이 점점 저하됨 –트랜지션 주파수는 이미터 접지 때에는 주파수가 높아져서 증폭률이 “1”이 되는 때의 주파수 –높은 주파수에서의 hfe는 주파수가 2배로 높아지면 증폭률은 1/2로 저하 –고주파에서의 fT = hfe x (측정 주파수)의 관계가 성립 •θ(쎄타) : 열 저항은 TR의 전력손실에 의한 온도 상승률
## 다이오드 • + 또는 - 방향으로만 전류를 흐르게 하여 일반적으로 정류회로에 사용되는 부품 • 다이오드의 활용 – 다이오드의 성질을 이용하여 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 정류작용에 이용 – AM라디오 전파 내에 포함되어 있는 음성 신호를 추출하는 검파회로에 이용
## 진성반도체 • 불순물을 첨가하지 않은 순수한 반도체 • 불순물을 전혀 포함하지 않음 • 가전자대와 전도대의 사이에 가로놓여진 에너지간격(energy gap)을 지나 들뜨게 된 전자와 정공의 양쪽에 의해 전기전도가 전혀 일어나지 못하는 반도체 • 4가의 공유결합을 한 진성반도체 – 순도를 높이면 높일수록 반도체는 전기전도가 전혀 일어나지 못하는 상태에 가까워짐 – 전자 수와 정공 수는 거의 같고 부도체에 가까움 – 해당하는 원소는 실리콘(Si)과 게르마늄(Ge)
## P형 반도체 • 반도체는 순수 실리콘(Si)이나 게르마늄(Ge)에 소량의 3가 원소인 인듐(In)을 혼합하면 원자 대신 3가인 인듐 원자가 게르마늄과 공유결합을 하게 됨 • 인듐 원자는 4가인 게르마늄 원자보다 1개의 전자가 부족 • 부족한 전자를 채우기 위해 주위에서 전자를 끌어당기는 흡인력을 갖게 되고 여기서 전자가 부족한 곳은 (-)전하를 가진 전자를 끌어들이려 함 • 정공(hole) : (+)전하가 있는 것과 같으나 실제로는 아무것도 없으므로 (+)전하의 성질을 띤 구멍이라는 뜻
## N형 반도체 • 순수 실리콘이나 게르마늄에 5가 원소인 비소(As), 안티몬(Sb)을 결합시키면 5가인 비소가 실리콘과 공유결합을 하게 됨 • 5가인 비소가 실리콘과 공유결합 • 비소의 전자 4개는 4가 원소인 실리콘과의 공유결합에 사용
• 나머지 1개는 결합을 할 곳이 없어 이동하기 쉽고 불안정한 상태로 남음
• 자유전자 혹은 과잉전자로 비교적 전류가 흐르기 쉬운 상태가 됨
## 다이오드의 구조와 동작 원리 • P형 반도체와 N형 반도체를 접합한 것 • P형 반도체와 N형 반도체를 접합할 경우 : P형 반도체와 N형 반도체가 접합되어 있는 부근에는 서로간의 흡인력으로 인해 정공과 전자는 서로 상대 영역으로 확산이 일어남
## 실리콘 특성 곡선
• 교류 전기를 직류 전기로 변환 할때 활용
## 게르마늄 다이오드
• 순방향 특성이 좋으나 역내 전압이 낮아 높은 전압의 정류에 부적당
• 고속의 스위칭[ON/Off] 회로에 적합
## 실리콘 다이오드
• 순방향 특성이 게르마늄보다 떨어지나 역내 전압이 높아 전류용이나 높은 전압의 정류에 적합
## 다이오드의 분류와 기호
## 검파다이오드와 정류다이오드 • 검파다이오드 – 반도체 금속을 접촉하여 만든 점 접촉형다이오드(쇼트키다이오드) 사용 – 접합 용량이 적어서 고주파용으로 적합하고 검파, 변조, 혼합, 스위칭 등에 사용 • 정류다이오드 – P형 반도체와 N형 반도체를 접합하여 만든 것으로 확산 접합형과 합금 접합형
## 제너다이오드 • PN 적합에 역방향 전압을 점차 증가시키면, 어느 전압에서 역방향 전류가 급격히 증가해 저항 값이 매우 작아짐 • 「항복 현상」이라 하며 전압을 「항복 전압」이라 함 • 항복전압 Vz에 도달하기까지 역방향전류는 소량 • Vz 전압에서 매우 급하게 역방향 전류 증가
• 정전압 특성을 이용하여 전압 안정화 회로에 응용
## 터널다이오드 • PN 접합다이오드에서 불순물의 농도를 매우 크게 하면 얇은 공핍층에 높은 전계가 걸려서 터널 효과에 의한 터널 전류가 흐름 • 터널 전류 : 에사키전류 • 다이오드 : 에사키다이오드
• 터널다이오드 특성 곡선을 순방향에서의 부성 저항을 이용해 증폭 • 마이크로파 발진회로, 스위칭회로 등에 사용
## 발광다이오드(LED) • LED(Light Emitter Diode)라고도 함 • 여기상태의 전자 에너지가 기저상태로 환원될 때 가지고 있던 위치 에너지를 빛 에너지로 발산해 기존의 필라멘트 전구와 다름 • 전자적인 발광현상을 이용해 각종 표시장치에 이용 • 발광다이오드는 여러 가지 종류와 특성이 다르므로 이에 맞추어 선택해 사용 – 주로 적색, 녹색, 황색이 많고 청색도 있음 – 하나의 발광다이오드에 적, 녹의 발광모드가 함께 포함되어 있어 각각 전압을 인가하면 황색이 나타남 – 전압의 크기에 따라 색상이 다르게 발광하도록 설계된 다이오드도 있음
## 수광다이오드 • 포토(Photo)다이오드라고도 하며 발광다이오드로부터 나오는 빛을 검출하여 그 특성을 이용한 광센서회로에 활용 • 포토커플러(Photo coupler)회로를 구성하여 회로와 회로 간에 완전 절연을 설계하는데 사용
## 가변용량다이오드 • 다이오드 양단에 역방향의 전압을 가했을 때, 다이오드의 접합면이 가지고 있는 용량 값이 변화, 전압의 변화에 따라 접합 용량 값이 변화하는 소자 • 전압이 증가할수록 용량이 작아짐 • 가변용량 특성을 이용해 FM 변조회로의 AFC 동조회로에 응용됨
## 브리지다이오드 • 전파정류를 위하여 다이오드 4개를 다리형태로 연결 • “+”전압과 “-”전압을 교대로 하여 한 반향으로 정류될 수 있는 전파정류회로를 설계할 수 있도록 한 소자 • 소자 특성을 이용하여 전파 정류회로 구성에 사용
