트랜지스터의 동작원리

[배송학]

① PNP형 트랜지스터

먼저 B 의전지는 연결하지 않고 A 전지만 연결해 본면 그러면 이것은 역방향 전압이므로 전류가 흐르지 않는다. 여기서 B 의 전지를 연결하면 E(에미터) 와 B(베이스)간에 순방향 전압이므로 전류가 흐르지만 원래는 B(베이스)로 흘러야 할 전류가 B(베이스)가 얇기 때문에 지나처 버리고 전류가 흐르지 않을 C(콜렉터)로 흐른다.

결론은 B(베이스)전류 I를 1mA 흘려주면 C(콜렉터)전류 I가 99mA 흘러 99배 증폭이 된다.(베이스는 수도꼭지같은 역할)

② NPN형 트랜지스터

PNP에 대해 대칭으로 그려 주면 됩니다.

1.건전지 방향을 둘다 반대로 해줍니다.

2.굵은 화살표의 전류 방향을 반대로 해줍니다.

3.그리고 위에 P N P 라고 적힌 것을 N P N 이라 적어줍니다.

1. 트랜지스터 종류  

 (1). 구조에 따른 분류

      트랜지스터의 동작구조상 차이에 따라 바이폴라(bipolar) 트랜지스터와 유니폴라           (unipolar) 트랜지스터로 분류 할 수 있다.

• 바이폴라 트랜지스터

    Bi(2개) Polar(극성)의 의미로서 트랜지스터를 구성하는 반도체에 정공(플러스극성)과      전자(마이너스극성)에 의해 전류가 흐르게 되어있는 것을 바이폴라 트랜지스터라고 한      다. 일반적인 트랜지스터는 실리콘으로 되어 있는 바이폴라 트랜지스터를 가리킵니다.

  • FET

   Field Effect Transistor의 약어로 전계 효과 트랜지스터라 하며 접합형 FET와 MOS형     FET 및 GaAs형 FET가 있다. 접합형 FET는 오디오 기기등 아날로그 회로에 많이 이     용되며 MOS형 FET 는 주로 마이크로컴퓨터 등의 디지털 IC에 사용도ㅣ고 있다. GaAs     형FET는 위성방송 수신 등의 마이크로파의 증폭에 사용된다.

 • MOS

   Metal Oxide Semiconductor의 약어로 그 구조가 금속(Metal), 실리콘 산화막(Oxide),     반도체 (Semiconductor)의 순으로 되어 있어서 MOS로 불리고 있다. MOS에는 P형과      N형, C형이 있으며 소비 전류를 작게 할 수 있기 때문에 마이크로컴퓨터 등 집적도가      높은 IC에 사용된다.

(2).허용전력에 따른 분류

주로 최대정격의 콜렉터 손실 Pc에 따라 분류하는 방법이다 크게 나누어 소신호 트랜지     스터와 파워트랜지스터로 분류하며 일반적으로 파워트랜지스터라 하면 1 W이상의 것을     가리킵니다.

• 소신호 트랜지스터

최대 콜렉너 전류(IC max)가 500 mA 이하, 최대 콜렉터 손실(PC max) 1 W미만의 트랜지스터를 파워트랜지스터에 비해 소신호 트랜지스터로 부르며 일반적으로 수지몰드 타입이 많은 것이 특색이다

• 파워트랜지스터

일반적으로 파워트랜지스터라고 할 때는 PC 1W 이상의 것을 가리킵니다. 소신호 트랜지스터에 비해 최대 콜렉터 전류와 최대 콜렉터 손실이 크고 발열에 대비하여 형상도 크고 금속으로 쉴드 되어 있거나 방열핀 이 첨부되기도 한다.
•SMD  TR

smd tr은 데이타쉬트로는 찾기가 어렵고 smd코드북으로 찾아볼수 있다(차후 sms코드북과 데이타시트보는법 올린예정)

(3).트랜지스터의 세부분류

트랜지스터는 반도체 가운데에서도 가장 많이 쓰여왔던 기본적인 반도체 부품으로 증폭 작용을 발견하여 사용되기 시작 하였습니다. 트랜지스터에는 상당히 많은 종류가 있으며 용도나 특성에 따라 아주 많은 종류가 만들어지고 있으나 흔히 사용되며 비교적 쉽게 입수할 수 있는 것으로서 기본적인 분류를 한다면 아래와 같습니다.

• 트랜지스터

  접합형의 트랜지스터로「전류」를 증폭하는 작용이 있다.

  NPN 트랜지스터 : 접합의 구성에 의한 종류로 플러스 전원으로 동작한다.

       ２SC×××：고주파용（저주파용에도 사용할 수 있다）

       ２SD×××：저주파용

  PNP 트랜지스터 : 접합의 구성에 의한 종류로 마이너스 전원으로 동작한다.

       ２SA×××：고주파용（저주파용에도 사용할 수 있다）

       ２SB×××：저주파용

고주파용과 저주파용의 구별은 명확하지 않으며 제조업체(등록업체)의 지정에 의해 정해집니다. 예를들면 200MHz 정도의 저주파용도 있는가 하면 30MHz 이하의 고주파용도 있다.

• 전계효과 트랜지스터（FET)

  진공관과 비슷한 원리로 입력 전압으로 출력 전류를 제어하는 특성을 갖고 있다．접합형    FET : 입력 게이트가 반도체의 접합으로 구성되고 있는 ＦＥＴ 로 트랜지스터와 비교하    여 훨씬 적은 입력 전류로 동작한다. ＭＯＳ형 ＦＥＴ: 입력 게이트가 산화 실리콘 박막    으로 절연되어 있는 ＦＥＴ로 상당히 높은 입력 임피던스전류가 흐르지않는）를 갖고 있    는 것이 특징이다.

2. 수리맨들이 많이쓰는 트랜지스터및  읽는법(부품명을 보고 데이터시트 검색하여 참조)

   트랜지스터의 종류에 따라 리드의 내용이 다르기 때문에 매뉴얼 등을 참조하여 확인할      필요가 있다.

2SC1815의 경우 품명이 인쇄되어 있는 평평한 면을 바라 보았을 때,

   오른쪽 리드가 베이스

   중앙의 리드가 컬렉터

   왼쪽의 리드가 이미터

2SD880의 경우 품명이 인쇄되어 있는 면을 바라 보았을 때,

   오른쪽 리드가 이미터

   중앙의 리드가 컬렉터

   왼쪽의 리드가 베이스 이며, 2SC1815와는 반대이다

전기적 특성

VCEO: 베이스(B)를 오픈했을 때에 컬렉터(C)와 이미터(E)에 걸리는 최대전압.

(단순히 VCE로 표시하는 경우도 있다)

IC: 최대 컬렉터(C) 전류.

PC:주위온도(Ta)=25℃에서 연속해서 소비시킬 수 있는 최대 컬렉터(C) 손실(방열기 없음)

hFE:이미터(E) 접지에서의 직류에 대한 전류증폭률(IC÷IB).

fT:주파수를 높여가면 증폭 능력이 저하하는데, 베이스 전류(IB)와 컬렉터 전류(IC)가 같아지는 주파수. [직류증폭을 할 수 없게 되는 주파수(트랜지션 주파수)]

※ 참고사항

1. 이미터는 반드시 양쪽 다리에 위치하게 되어 있다.

2. 글씨가 보이게 놓은 상태에서 베이스가 가운데나 오른쪽 다리인 경우에는 반드시 왼쪽      다리가 이미터가 된다.

3. 베이스(B)를 중심으로 베이스와 미미터(E)사이의 저항값과 베이스와 컬렉터(C) 사이의      저항값이 같아야 정상이다.

3.TR 양부 측정법(부품실장상태에서는 정확히 측정안될수 있으니 탈거하여 측정할것)

(1) 극성판별 및 부품체크

   ① 베이스 단자 찾기

     ㉮ 회로시험기의 측정 레인지를 R×100[Ω]또는R×1000[Ω]으로 설정하고, 하나의 테          스트 봉을 트랜지스터의 임의의 리이드 단자에 대고, 다른 하나의 테스트 봉을 남          은 두 리이드 단자에 교대로 대어본다.

     ㉯ 이때 회로시험기가 0[Ω] 부근의 작은 저항값을 지시하는 접속 상태에서

        PNP형 TR이면 적색 테스트 봉이 접속된 리이드 단자가 베이스이고,

        NPN형 TR이면 흑색 테스트 봉이 접속된 리이드 단자가 베이스가 된다.

   ② 컬렉터 단자 찾기 

     ㉮ 회로시험기의 측정 레인지를 R×10000 [Ω] 으로 설정하고 베이스를 제외한 트랜          지스터의 나머지 두 리이드 단자에 테스트 봉을 교대로 대어본다.

     ㉯ 이때 회로시험기의 작은 저항값을 지시하는 접속 상태에서

        PNP형 TR이면 흑색 테스트 봉이 접속된 리이드 단자가 컬렉터이고,

        NPN형 TR이면 적색 테스트 봉이 접속된 리이드 단자가 컬렉터가 된다.

   ③ 위의 측정에서 남은 트랜지스터의 단자가 에미터가 된다.

회로 시험기의 전환 스위차를 x1R 위치에 놓고 두 개의 리드봉을 붙여 0Ω으로 조정한다.

트랜지스터는 3개의 다리 E, B, C 가 있는데 이미터(E) 다리는 가운데 위치하지 않고 반드시 양쪽 끝에 있다.

글씨가 보이게 놓은 상태에서 검정색 리드봉을 맨 왼쪽에 대고 남은 두 다리에 빨간색 리드봉을 연결하여 지침이 움이는지를 확인하여 본다. 

움직이지 않으면 검정 리드선 자리에 빨간 리드선을 바꾸어 연결 하고 검정색 리드선을 남은 두 다리에 연결하여 지침이 두 다리 모두에서 움직이면 맨 왼쪽 다리는 베이스(B), 가운데 다리는 컬렉터(C)이며 오른쪽 다리가 이미터(E)가 되면 PNP형의 트랜지스터임을 알 수 있다.

반대로 맨 왼쪽 다리에 연결했던 리드봉 색깔이 빨간색이 아니고 검정색이면서 남은 두 다리 모두에서 움직이면 NPN형이다. 두 다리 모두에서 움직이지 않고 한쪽 다리에서만 움직이면 움직이는 다리에 있는 리드선은 그대로 고정시켜 두고 움직이지 않는 쪽 다리의 리드선을 남은 두 다리에 연결하면 양쪽 모두에서 움직이게 된다.

이 때 고정시켜 놓았던 다리가 가운데이면 가운데 다리가 베이스(B), 왼쪽 다리가 이미터(E), 맨 오른쪽 다리가 컬렉터(C)이고, 고정시켜 놓았던 다리가 오른쪽이면 오른쪽 다리가 베이스(B), 가운데 다리가 컬렉터(C), 왼쪽 다리가 이미터(E)이다. 가운데 또는 오른쪽에 고정시켜 놓았던 회로시험기의 리드봉의 색깔이 검정색이면 NPN형이고 반대로 빨간색이면 PNP형이다.

Emitter는 전자를 보내는 곳이란 뜻을 가지고 있고, Base는 기초나 출발점의 의미를 가지므로 전자를 제어한다고 생각하며, Collector는 수집의 의가 있으므로 전자들이 모이는 곳이라고 본다.(주관)

Vbe는 베이그와 에미터에 걸어주는 전압으로 전자의 흐름을 제어하는 전압이고,

Vce는 콜렉터와 에미터사이에 걸어주는 전압으로 실제로 일(W)을 하는 전압이다

                                                                     (아날로그테스터기 내부 구조)