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JFET의 직류특성과 바이어스

[JFET의 직류특성]1. 실험 목적 : 접합 FET의 직류 특성을 조사한다.2. 실험 이론◆ JFET의 구조 및 종류접합 전계효과 트랜지스터(Junction Field Effect Transistor; JFET)는 채널의 전류를 제어하기 위하여 역 바이어스 되는 접합으로 동작하는 전자소자로서 구조에 따라 n채널 또는 p채널로 나누어진다. 그림 1에 JFET의 두 가지 가능한 구조 및 기호를 도시하였으며 여기서 게이트(G)단은 내부적으로 서로 연결되어 있다.◆ JFET의 기본동작그림2(a)는 JFET의 동작을 이해하기 위해 n채널 JFET에 바이어스 전압을 걸어준 것이다. VDD는 소스(S)에서의 전자들을 끌어당기기 위해 드레인(D)에 양의 전압을 인가한다.VGG는 게이트와 소스사이에 역방향으로 바이어스 되도록 전압을 인가하며 JFET는 항상 게이트-소스간 pn접합이 역방향으로 바이어스 된다. 음의 게이트 전압을 갖는 게이트-소스간의 역방향 바이어스는 n채널에 공핍영역이 생기게 함으로써 채널의 저항을 증가시킨다.다시 말해 채널의 폭은 게이트 전압을 변화시킴으로써 제어되고 그것에 의하여 드레인 전류 ID의 크기를 제어할 수 있다. 그림2(b)에서 VGG가 증가하면 공핍층이 넓어져서 상대적으로 채널의 폭이 좁아지고(채널저항 증가) 드레인 전류 ID는 감소한다.그림2(c)에서 VGG가 감소하면 공핍층이 좁아져서 상대적으로 채널의 폭이 넓어지고(채널저항 감소) 드레인 전류 ID는 증가한다.그림2(c) VGG가 적어지면 채널이 넓어지고 ID가 증가한다.그림2 채널 폭과 드레인 전류에 대한 게이트전압의 영향◆ JFET의 드레인 특성 곡선① VGS = 0인 상태에서 VDS = 0 이면 드레인 전류는 흐르지 않으므로 ID= 0 이 된다 (A점).② VGS = 0인 상태에서 VDD를 0에서부터 점차로 증가시키면 B점 까지는 공핍 영역이 충분히 크지 않아 채널 저항이 거의 일정하여 VDS와 ID사이에는 오옴의 법칙이 성립한다.따라서 VDS의 증가에 따라 ID도 비례하여 증가하게 된다 ( A-B 구간 : 저항 영역 ).③ VGS = 0인 상태에서 ID가 본질적으로 일정하게 되는 B점에서의 VDS값을 핀치-오프 전압(Pinch-off Voltage) Vp라하며, VDS가 Vp이상으로 계속 증가하면 게이트-드레인 사이의 역방향 전압은 VDS의 증가를 보상하기에 충분한 공핍영역을 만들기 때문에 ID가 상대적으로 일정하게 유지된다( B-C구간 : 활성영역 )④ VGS = 0인 상태에서 VDD를 계속 증가시키면서 드레인과 게이트 사이의 역방향 바이어스가 커져 항복현상이 일어나게 되어 ID가 급격히 증가 되어 소자에 치명적인 손상을 입히게 된다. (C점 이후).JFET의 드레인 특성 곡선 (VGS = 0)VGS전압에 따른 드레인 특성 곡선군그림 1.4에서와 같이 VGG값을 조절하여 VGS가 음의 값으로 증가하도록 하면 ID는 VGS가 음의 값으로 증가할수록 감소하며, 또한 VGS가 커질 때 마다 JFET는 VP보다 작은 VDS값에서 핀치-오프점에 도달함에 유의하라.VGS를 음의 값으로 계속 증가시키게 되면 궁극적으로는 드레인 전류가 0으로 되어 JFET이 차단 상태에 이르게 되는데 이때의 게이트-소스사이의 전압을 VGS(off)라 하며 게이트-소스 차단전압이라 부른다.3. 실험 장비① JFET : 2N5951② 다이오드 : 1N4001③ 저항 : 470Ω, 1㏀, 2.2㏀, 100㏀④ 가변저항 : 10㏀ × 2⑤ 회로시험기⑥ 오실로스코프⑦ 직류전원장치⑧ 브레드보드[JFET의 바이어스]1. 실험 목적 : 자기 바이어스, 전압분배 바이어스, 2전원 바이어스를 사용한 JFET의 바이어스 특성을 조사한다.2. 실험 이론? BJT와 마찬가지로 바이어스의 목적은 직류 게이트-소스 전압을 선택하여 바람직한 드레인 전류값과 적절한 Q 점을 선택하는 것이다.? JFET 바이어스 ? 자기바이어스(self-bias), 전압분배 바이어스(voltage-divider bias)? Q 점은 전달특성 곡선의 중간부분에서 선택되는데 이는 최대 드레인 전류의 IDSS 중간값이다.◆ JFET의 자기바이어스JFET의 가장 일반적인 방법? 게이트-소스전압 VGS는 n-채널은 (-), p-채널은 (+)게이트에 공급하는 전압이 없기 때문에 VG=0V이고, 저항 RG는 바이어스에 영향을 미치지 않고 증폭기 응용시 접지로부터 교류신호를 분리할 때 사용한다.

공학/기술| 2012.04.12| 3페이지| 1,000원| 조회(471)

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