본문내용
1. 실험 6-1, 6-2. 결과보고서
NPN형 BJT 전압분배 바이어스 회로의 동작점 전류와 전압을 측정하였다. 이 회로에서 베이스 바이어스 전류 값이 고정된 상태에서 컬렉터 저항 R_C가 증가하면, 컬렉터-베이스 전압이 점차 감소하면서 순방향 활성모드에서 포화모드로 동작점 위치가 변화한다. 컬렉터 저항 값에 따른 동작점 전류와 전압의 시뮬레이션 결과를 상세히 기술하였다.
PNP형 BJT 전압분배 바이어스 회로의 동작점 전류와 전압 또한 측정하였다. 역시 베이스 바이어스 전류 값이 고정된 상태에서 컬렉터 저항 R_C가 증가하면 컬렉터-베이스 전압이 점차 감소하면서 순방향 활성모드에서 포화모드로 동작점 위치가 변화하는 것을 확인하였다. PNP형 BJT 회로의 동작점 특성에 대해서도 자세한 시뮬레이션 결과를 제시하였다.
이를 통해 BJT의 전압분배 바이어스 회로 동작에 대한 이해를 높일 수 있었다. 특히 베이스 바이어스 전류가 고정된 상황에서 컬렉터 저항 변화에 따른 동작점 위치 변화를 관찰할 수 있었다.
1.1. NPN형 BJT 전압분배 바이어스 회로의 동작점 전류, 전압 측정하기
NPN형 BJT는 이미터-베이스 접합이 순방향 바이어스되고 베이스-컬렉터 접합이 역방향 바이어스되는 전압분배 바이어스 회로에서 동작한다. 이러한 회로에서 BJT의 동작점 전류와 전압을 측정하여 그 특성을 분석할 수 있다.
우선 컬렉터 저항 R_C의 값을 변화시켜가며 NPN형 BJT의 동작점 전류와 전압을 시뮬레이션하였다. 그 결과 R_C가 증가함에 따라 베이스 바이어스 전류 I_BQ는 일정하게 유지되지만 컬렉터 전류 I_CQ는 점차 감소하였다. 이는 컬렉터 저항이 증가하면서 컬렉터-베이스 전압 V_CB가 감소하여 BJT가 순방향 활성모드에서 포화모드로 동작점이 변화하기 때문이다.
구체적으로 R_C가 0.47 kΩ일 때 I_BQ = 0.067 mA, I_CQ = 19.8 mA, β_DC = 295.5로 순방향 활성모드에서 동작하고, R_C가 2.7 kΩ일 때 I_BQ = 0.067 mA, I_CQ = 18.1 mA, β_DC = 270.1로 포화모드에서 동작하는 것으로 나타났다.
이처럼 컬렉터 저항의 변화에 따라 BJT의 동작점이 변화하는 것을 확인할 수 있었다. 베이스 바이어스 전류가 고정된 상태에서 컬렉터 저항이 증가하면 컬렉터-베이스 전압이 감소하면서 순방향 활성모드에서 포화모드로 동작점이 옮겨감을 알 수 있다.
1.2. PNP형 BJT 전압분배 바이어스 회로의 동작점 전류, 전압 측정하기
<보고서 내용>
PNP형 BJT의 전압분배 바이어스 회로의 동작 특성을 시뮬레이션으로 살펴보면, 컬렉터 저항 R_C가 증가함에 따라 동작점 전류와 전압이 변화하는 것을 확인할 수 있다. 컬렉터 저항 R_C가 증가하면 베이스 바이어스 전류값은 일정하게 유지되지만, 컬렉터 베이스 간 전압 V_{CB}가 점차 감소하면서 동작점이 순방향 활성모드에서 포화모드로 이동한다.
구체적으로 컬렉터 저항 R_C가 0.47 kΩ일 때 PNP형 BJT의 동작점은 순방향 활성모드에 있으며, 베이스 전류 I_BQ는 -0.058 mA, 컬렉터 전류 I_CQ는 -5.431 mA, 베이스-이미터 전압 V_BEQ는 0.78 V, 컬렉터-이미터 전압 V_CEQ는 8.24 V, 컬렉터-베이스 전압 V_CBQ는 7.46 V로 나타난다.
그러나 컬렉터 저항 R_C가 2.7 kΩ으로 증가하면 동작점이 순방향 활성모드에서 포화모드로 이동하면서, 베이스 전류 I_BQ는 -0.058 mA, 컬렉터 전류 I_CQ는 -3.87 mA, 베이스-이미터 전압 V_BEQ는 0.78 V, 컬렉터-이미터 전압 V_CEQ는 1.82 V, 컬렉터-베이스 전압 V_CBQ는 1.04 V로 변화하게 된다.
따라서 PNP형 BJT 전압분배 바이어스 회로에서 컬렉터 저항 R_C가 증가하면 동작점이 순방향 활성모드에서 포화모드로 이동하며, 이에 따라 베이스-이미터 전압과 컬렉터-이미터 전압이 감소하는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 [표 6-7]의 시뮬레이션 데이터로부터 확인할 수 있다.
1.3. 고찰
베이스 바이어스 전류값이 고정된 상태에서 컬렉터 저항이 증가하면 컬렉터 베이스 전압의 값이 점차 감소하면서 순방향 활성모드에서 포화모드로 동작점 위치가 변한다. 베이스 바이어스 전류값이 고정된 상태에서 컬렉터 저항이 증가하면 컬렉터 베이스 전압의 값이 점차 증가하면서 포화모드에서 순방향 활성모드로 동작점 위치가 변한다.
2. 실험 6-3, 6-4. 결과보고서
NPN형 BJT 자기 바이어스 회로의 동작점 전류, 전압 측정하기에서 [표 6-8]을 확인하면, 이미터 저항 R_E가 증가함에 따라 베이스 전류 I_BQ는 감소하고 컬렉터 전류 I_CQ도 감소한다. 또한 베이스-이미터 전압 V_BEQ와 이미터-컬렉터 전압 V_CEQ는 증가한다. 즉, 이미터 저항이 증가하면 BJT 회로의 동작점이 포화상태에서 순방향 활성모드로 이동한다.
이는 [그림 6-12]에서도 확인할 수 있는데, 베이스 바이어스 전류가 일정한 상태에서 이미터 저항 R_E가 증가하면 컬렉터-베이스 전압이 점차 증가하면서 동작점이 포화모드에서 순방향 활성모드로 변화한다.
PNP형 BJT 자기 바이어스 회로의 동작점 전류, 전압 측정하기에서도 [표 6-9]를 통해 유사한 결과를 확인할 수 있다. 컬렉터 저항 R_C가 증가할수록 베이스 전류 I_BQ는 감소하고 컬렉터 전류 I_CQ도 감소한다. 이에 따라 이미터-베이스 전압 V_EBQ와 이미터-컬렉터 전압 V_ECQ는 증가한다. 즉, 컬렉터 저항이 증가하면 PNP형 BJT 회로의 동작점이 순방향 활성모드로 이동한다.
이상의 내용을 종합하면, 자기 바이어스 회로에서 BJT의 동작점은 바이어스 저항 값에 따라 포화모드에서 순방향 활성모드로 변화한다는 것을 확인할 수 있다. 이는 바이어스 회로 설계 시 동작점 선정에 중요한 고려사항이 된다.
2.1. NPN형 BJT 자기 바이어스 회로의 동작점 전류, 전압 측정하기
NPN형 BJT 자기 바이어스 회로의 동작점 전류와 전압을 측정할 수 있다.
이미터 저항 R_E가 증가하면 베이스 바이어스 전류 I_BQ가 감소하고 이에 따라 컬렉터 전류 I_CQ도 감소한다. 이때 베이스-이미터 전압 V_BQ는 증가하고 컬렉터-이미터 전압 V_CQ는 증가한다. R_E가 0.47 kΩ일 때 I_BQ는 0.09 mA, I_CQ는 5.7 mA, V_BQ는 1.66 V, V_EQ는 0.98 V, V_CQ는 1.19 V로 포화상태로 동작한다. 그러나 R_E가 1.0 kΩ 이상으로 증가하면 순방향 활성모드로 동작점이 변화한다. 예를 들어 R_E가 1.0 kΩ일 때 I_BQ는 0.06 mA, I_CQ는 2.97 mA, V_BQ는 2.15 V, V_EQ는 1.5 V, V_CQ는 4.78 V이다. 따라서 이미터 저항을 변화시키면 NPN형 BJT 자기 바이어스 회로의 동작점 전류와 전압이 변화한다는 것을 알 수 있다.
2.2. PNP형 BJT 자기 바이어스 회로의 동작점 전류, 전압 측정하기
PNP형 BJT의 자기 바이어스 회로 특성을 분석하면, 컬렉터 저항을 증가시키면 베이스 전압 V_BQ와 컬렉터 전압 V_CQ가 점차 감소하...
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