BJT - 정특성(Static Characteristic)

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BJT - 정특성(Static Characteristic)

더랜드오브더 2025. 1. 21. 16:20

Static Characteristic

트랜지스터 소자 특성 자체의 특성 (캐패시턴스나 전원 등을 연결하지 않은)

왼쪽 그래프는 NPN BJT의 특성그래프이다.

$V_{CE}$가 6V로 고정되어있을 때, $V_{BE}$를 점점 올리면 $V_{BE}$가 0.6V일 때 $I_C$에 전류가 흐르기 시작하면서 Turn ON이 된다.

(0.6V 이하일 때 $I_C$에서는 NP 부분에서 역방향 바이어스가 걸리기 때문에 전류가 안 흐른다)

BJT의 동작모드

동작모드	베이스-이미터 접합	베이스-컬렉터 접합	동작
차단(cut-off) 모드	역방향 바이어스	역방향 바이어스	개방 스위치
활성(active) 모드	순방향 바이어스	역방향 바이어스	증폭기
포화(saturation) 모드	순방향 바이어스	순방향 바이어스	도통 스위치
역활성(reverse active) 모드	역방향 바이오스	순방향 바이어스	-

1. Cut-Off 영역

: 베이스에 걸린 전압($V_{BE}$)이 threshold voltage(=0.6)보다 낮으면 전류가 0이 되어 차단모드가 됨 ☛ 스위치 OFF로 사용

🌟 $I_{CBO}$ (Collector Cutoff Current)

C(컬렉터)와 B(베이스) 사이의 Open 되어있을 때 흐르는 전류라는 의미

• 위 정특성 그래프를 보면 베이스에 흐르는 전류가 0일 때 컬렉터에 흐르는 전류가 0이어야 할것 같지만 사실은 그렇지 않다. 왜냐하면 NP 다이오드에서 역방향 바이어스가 걸려 중간에 공핍층이 매우 넓게 형성되었다고 해도, 열에 의해 약간의 전류가 컬렉터에서 베이스 쪽으로 흐르기 때문이다

• 만약 $I_{CBO}$가 상당히 크다면 어떻게 될까?

만약 $R_B$도 상당히 큰 값이라고 가정하면, 컬렉터에서 흐르는 $I_{CBO}$는 베이스쪽으로 빠지지 못하고 에미터 쪽으로 지나가게 되어, $I_B$가 0임에도 불구하고 스위치가 ON상태가 되어버린다 (증폭이 된다)

2. 활성 영역(Active region)

: B와 E 전압이 순바이어스 상태, B와 C 전압은 역바이어스 상태일 때 BJT는 활성 영역에 있고 전압제어 전류원으로 동작함

☛ 증폭기로 사용

3. saturation mode

: $V_{BE}$ 순방향 전압 0.6 이상을 걸어주면 threshold voltage가 넘어 캐리어가 움직이게 되고, 입력전압 $V_{BE}$를 점점 높여줘도 $V_{CE}$는 0.2V 정도로 항상 일정한 영역

위 그래프에서, $V_{CE}$가 증가함에 따라 $I_C$가 일정하게 유지되기 전까지 증가하게 되는 영역

☛ 스위치 ON으로 사용

🌟증폭기의 원리

베이스 전류에 따라 콜렉터 전류가 비례하여 증가

베이스전류 X 전류증폭비 = 컬렉터전류

만약 $V_{BE}$ 에 0.7V의 전압이 적용되고 $V_{CE}$애 10V의 전압이 적용된다면 $I_B$가 약 20uA가 들어가게 된다. 만약 베이스에 들어가는 전류($I_B$)가 AC라면 (10uA~30uA) 왼쪽 그래프에 따라 컬렉터 전류($I_C$)가 약 1mA~3mA가 된다.

10uA~30uA ☛ 1mA~3mA (약 100배 차이)

4. breakdown mode

: 활성 영역을 180º 뒤집어서 만든 것을 역활성 영역이라고 한다 (아직 이해안됨)