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트랜지스터

트랜지스터의 구조와 동작1) 트랜지스터의 내부① p형과 n형의 3층구조② 트랜지스터의 구조와 기호이미터(emitter : E) : 전류의 반송자로 주입하는 전류베이스(base : B) : 주입된 반송자를 제어하는 전류 공급컬렉터(collectoer : C) : 전류의 반송자를 모으는 부분의 전극2) 트랜지스터에 흐르는 전류[전압을 가하는 방법]① B와 E간의 pn접합면 VBE→순방향 전압 ②C와 B간의 pn접합면 VCE→역방향 전압3) 내부에서 전자의 움직임① NPN형 트랜지스터의 동작- B와 E사이의 순방향 전압VBE에 의해 E의 전자가 B로 이동한다.- C와 E사이의 역방향 전압 VCE에 의해 E에서 B쪽으로 가던전자의 대부분이 C쪽의높은 전압에 끌려서 전류가 흐르게 된다.- PNP형과는 전지 연결이 반대 극성이다.② IE : 이미터에서 베이스 속으로 들어간 전자의 양에 상당하는 전류③ IB : 베이스 속으로 들어간 전자중 C-B접합면까지 도달하지 못한 전자의 양에 상당하는 전류④ IC : 컬렉터 속으로 들어간 전자의 양에 상당하는 전류[트랜지스터의 구조 및 동작]트랜지스터(TR : transistor)의 구조는 pn접합 2개를 맞대어붙인 형태로 되어 있으며, pnp형과 npn형이 있다. 그림의트랜지스터 기호에서 화살표를 한 것은 이미터와 베이스의접합이 순방향으로 바이어스 되었을 때의 전류가 흐르는방향을 표시한 것이다. 여기서는 npn형에 대해서 설명하기로 한다. 트랜지스터를 동작시키기 위해서는 왼쪽 그림과같이 C-B 접합에 역방향 전압을 가하고 E-B 접합에 순방향전압을 가하는 것이 중요하다. 순방향 전압이 가해진 E-B접합에서는 이미터 쪽에서 많은 전자가 공핍 층을 넘어 확산현상으로 베이스층으로 유입된다. 유입된 전자의 일부분은베이스층의 다수 반송자인 정공과 재결합하여베이스 전류가되지만, 대부분의 전자는 베이스 층이 얇기 때문에 확산하는거리가 짧아 곧 C-B 접합에 도착한다. C-B 접합에 도착한전자는 공핍 층의전기장에 끌려 컬렉터 층으로 들어가서 컬렉터 단자에 도착한다.러므로 이미터 전자는 베이스를 지나 컬렉터로 흐르고, 그 양은 B-E 접합의 순방향 전압 VBE에 의해 자유롭게 조절할 수 있다.4 트랜지스터의 증폭 작용이미터에서 유입된 전자 가운데 컬렉터에 도달하는 전자의 비율을 α라 하면 α는 보통 0.99정도로 1에 가까운 값을 갖는다또한 베이스와 컬렉터 사이의 전류 증폭률을 β라 하면, β=α/(1-α)로 나타낼 수 있다.만약 α를 0.99로 하면 β는 약 100이 되어 베이스 전류가 100배로 증폭되어 컬렉터에 흐르게 된다.또 α를 0.999로 하면 β는약 1000이되어 1000배로 증폭된 컬렉터 전류가 흐르게 된다. 이것이 트랜지스터의 증폭작용이다트랜지스터의 종류트랜지스터는 반도체 가운데에서도 가장 많이 쓰여 왔던 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 있습니다．NPN 트랜지스터접합의 구성에 의한 종류로 플러스 전원으로 동작합니다．２SC××× ：고주파 용（저주파용에도 사용할 수 있다）２SD××× ：저주파 용PNP 트랜지스터접합의 구성에 의한 종류로 마이너스 전원으로 동작합니다．２SA××× ：고주파 용（저주파용에도 사용할 수 있다）２SB××× ：저주파 용고주파용과 저주파용의 구별은 명확하지 않으며 제조업체(등록업체)의 지정에 의해 정해집니다. 예를 들면 200MHz 정도의 저주파용도 있는가 하면 30MHz 이하의 고주파용도 있습니다.전계효과 트랜지스터（FET)진공관과 비슷한 원리로 입력 전압으로 출력 전류를 제어하는 특성을 갖고 있습니다．접합형 FET : 입력 게이트가 반도체의 접합으로 구성되고 있는 ＦＥＴ 로 트랜지스터와 비교하여 훨씬 적은 입력 전류로 동작합니다．ＭＯＳ 형 ＦＥＴ: 입력 게이트가 산화 실리콘 박막으로 절연되어 있는 ＦＥＴ로 상당히 높은 입력 임피던스（전류가 흐르지 않는）를 갖고 있는 것이 특징입니다．회로도기호회로 기호약 호명 칭기 능TRNPN 트랜지스터증폭，스위칭 용TRPNP 트랜지스터〃FET전계 효과 트랜지스터고 입력 임피던스증폭，스위칭 용FET전계 효과 트랜지스터〃MOS FET전계 효과 트랜지스터〃MOS FET전계 효과 트랜지스터〃소신호용 트랜지스터비교적 작은전류 （300mA 이하）를 취급할 때 사용하는 트랜지스터입니다.형태에 따른 이름이 있으며 왼쪽에서 부터SST TO-92 TO-18 로 부르며 이것은 외형의 이름입니다. 단자는 바닥에서본 밑그림을 기준으로 합니다대전류용 트랜지스터대전류용 으로 사용되는 트랜지스터입니다．좀더 큰 전류용도 있으나 여기서는 생략했습니다. 외형의 이름은 왼쪽에서부터 TO-92 TO-220 TO-3 입니다.단자는 바닥에서본 밑그림을 기준으로 합니다.대형의 트랜지스터는 대부분 방열판을 이용하며 방열판에 취부시는 방열판과 트랜지스터 사이에 열전도성이 좋은 시트를 삽입하며 나사에는 절연부시를 삽입하여 트랜지스터와 방열판을 완전히 절연하는 것이 필요합니다.(때로는 절연하지 않는 것이 더 좋을 때도 있음)종류트랜지스터는 동작시의 전류방향으로 보아 크게 나누면, 컬렉터에 음의 전압을 걸어 사용하는 pnp형과 양전압을 걸어 사용하는 npn형이 있으며, pnp형은 주로 게르마늄(Ge), npn형은 주로 실리콘제의 경우가 많다. 게르마늄이나 실리콘 등 진성반도체(眞性半導體)를 순도 99.99999999%(9가 10자리 계속되기 때문에 ten nine이라고 한다) 이상의 고순도로 정제하여 이를 모체로 하여 p형 또는 n형이 되는 불순물을 섞어가며 단결정으로 성장시켜 p형 또는 n형의 반도체를 만든다.구조에 따라서 분류하면 다섯 가지로 나눌 수 있다.합금접합형(合金接合型) :베이스 기판을 사이에 두고 양측에 이미터와 컬렉터를 형성하게 될 p형물질덩어리를 얹고, 온도를 녹는점 가까이 올려 p형물질이 녹아 들어가서 합금이 되면서 pnp의 반도체 접합을 형성하게 한 것이다. 게르마늄 트랜지스터 시대부터 사용되어 왔지만, 고주파대의 특성에 한계가 있기 때문에 음성주파수의 증폭 등에만 사용되고 있다.메사형 트랜지스터 : 실리콘 또는 게르마늄의 기판(substrate)상에 확산기술을 비롯하여 진공증착 기술·사진인쇄 기술 등으로 이미터나 베이스를 구성시킨다. 단면의 형상이 단구형(段丘形)이 되기 때문에 메사(에스파냐어로 丘陵)형이라고 부른다. 합금형에 비해 고주파 특성도 좋고, 고전압에 견디며 제품의 균일성이 높다.에피택시얼-플레이너 트랜지스터:이미터·베이스·컬렉터의 3개 부분이 모두 동일 평면상에 있기 때문에 플레이너라는 이름이 붙었다. 이 트랜지스터를 만들기 위해서는 정밀하게 온도제어를 한 특수가스 환경 내에서 매우 얇은(3~5μm) 상피를 확산기술로 만들면서 새로 상피부에서 성장하는 부분의 구조가 그 아래의 격자구조의 질서로 같은 모양으로 성장하기 때문에 에피택시얼[氣體同質成長]이라고 불린다. 잡음이 적으며 신뢰도도 높고 그 밖의 성능도 우수하다. 여러 개의 트랜지스터와 그들 사이의 결선을 한꺼번에 처리하면 집적회로가 된다.

공학/기술| 2005.06.01| 5페이지| 1,000원| 조회(564)

트랜지스터, 트랜지스터구조, 트랜지스터종류

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