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1. 서론
1.1. BJT 고정 바이어스 및 전압 분배기 바이어스 회로의 개요
바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)는 차단영역, 포화영역, 활성영역(선형영역)의 3가지 동작 영역을 가진다. 활성영역에서는 최소의 왜곡을 가지는 증폭작용에 사용된다. 이를 위해 베이스-이미터 접합에는 순방향, 베이스-콜렉터 접합에는 역방향으로 DC 전압이 인가된다.
고정 바이어스는 비교적 간단한 구성을 가지지만, 전달비(β)와 온도에 민감하여 동작점이 불안정하다는 단점이 있다. 반면 전압 분배기 바이어스는 전달비가 아닌 저항 등의 회로 요소에 의존하므로 더 안정적인 동작점을 가질 수 있다. 전압 분배기는 트랜지스터나 집적 회로 등 다양한 능동 소자의 동작점을 설정하는데 널리 사용된다. 또한 높은 전압을 낮은 전압으로 변환하여 계기가 정상 동작 범위를 초과하는 전압을 측정할 수 있도록 한다.
1.2. 실험의 목적
BJT 고정 바이어스 및 전압 분배기 바이어스 회로의 개요를 이해하고 실험의 목적은 고정 바이어스와 전압 분배기 바이어스 회로의 직류 동작점을 결정하고, 트랜지스터의 β 변화에 대한 영향을 이해하는 것이다.
BJT는 차단영역, 포화영역, 활성영역의 3가지 영역으로 동작한다. 고정 바이어스는 간단하지만 β와 온도에 민감하여 Q점의 정확한 위치를 예상하기 어렵다. 전압 분배기 바이어스는 β가 아닌 외부 회로 요소에 의존하여 베이스-이미터, 콜렉터-이미터 전압을 만들어낸다.
고정 바이어스 회로의 부하선 상에서 Q점의 정확한 위치를 예상하기 어렵다. 전압 분배기 바이어스 회로는 트랜지스터의 β가 아닌 이부 회로요소에 의존하는 베이스-에미터, 콜렉터-에미터 전압을 만드는 피드백 결선을 사용한다. 전압 분배기는 트랜지스터와 같은 능동 전자 소자의 바이어스인 동작점을 설정하는데 종종 사용된다. 높은 전압을 낮은 전압으로 변환하여 정상적은 동작 범위를 초과하는 전압을 측정할 수 있도록 하는데 사용된다.
2. 본론
2.1. BJT의 동작 영역
BJT(Bipolar Junction Transistor)는 차단 영역, 포화 영역, 활성 영역(선형 영역)의 3가지 동작 영역으로 구분된다. 차단 영역에서는 이미터와 콜렉터 사이에 작은 역방향 전류만 흐르며, 오픈 스위치와 유사한 동작을 한다. 포화 영역에서는 콜렉터와 이미터 사이에 최대 전류가 흐르며, 단락된 스위치와 유사한 동작을 한다. 활성 영역(선형 영역)에서는 최소한의 왜곡으로 증폭 작용이 이루어지며, DC 전압이 선형 영역의 중간 또는 근처에 동작점을 설정하기 위해 베이스-이미터 접합에는 순방향으로, 베이스-콜렉터 접합에서는 역방향으로 인가된다. 이처럼 BJT는 다양한 동작 영역을 가지며, 각 영역에서의 서로 다른 특성으로 인해 다양한 응용이 가능하다. []
2.2. 고정 바이어스 회로
2.2.1. 고정 바이어스 회로의 구성 및 동작 원리
고정 바이어스 회로는 BJT의 기본적인 바이어스 회로 중 하나이다. 이 회로는 전원 공급 장치로부터 직접 베이스 단자로 전류를 공급하여 트랜지스터를 포화 영역에 위치시키는 방식으로 동작한다.
우선, 전원 공급 장치(VCC)는 콜렉터 단자에 연결되고, 베이스 단자에는 베이스 저항(RB)이 연결된다. 이때 베이스 단자와 에미터 단자 사이에는 순방향 바이어스가 걸리게 된다. 콜렉터 단자와 에미터 단자 사이에는 집전 저항(RC)이 연결되어 있다.
동작원리는 다음과 같다. 전원 공급 장치로부터 공급된 전류가 베이스 저항을 통해 베이스 단자로 흐르면, 베이스-에미터 접합이 순방향 바이어스되어 베이스 전류(IB)가 발생한다. 이 베이스 전류에 의해 콜렉터 전류(IC)가 증폭되어 나...
