[BJT] BJT 동작 원리 정리

BJT동작 원리

BJT란?

- V_BE에 의해 C와 E사이의 전류가 조절되는 소자.
- 주로 3가지 모드로 동작함.

 

 

 

BJT의 모드: V_BE에 따라 전류가 조절되는 case

1. 액티브 모드 (Active Mode): 
- V_BE는 (+), V_BC 모두 (-) : 이때 +는 순방향, -는 역방향 바이어스를 뜻함
- BJT가 전류 증폭기로 작동
- V_BE가 증가 -> I_BE 증가 -> I_CE도 증가

2. 컷오프 모드 (Cutoff Mode):
- V_BE, V_BC 모두 (-), 즉 역방향 바이어스   
- 모든 전류가 0
- 즉, B-E 사이의 전류, C-E사이 전류 모두 거의 0

3. 포화 모드 (Saturation Mode): 
- V_BE, V_BC 모두 (+), 즉 순방향 바이어스
- 세가지 모드 중 BJT가 최대 전류를 통과시킴
- V_BE가 계속 증가 시: I_BE는 계속 증가, I_CE는 어느 지점부터는 더이상 증가하지 않으며 포화 상태에 도달
- 즉, 어느 지점 부터는 BJT는 전류의 흐름을 더 이상 증가시키지 않음

 

 

 

npn형을 pnp형보다 많이 사용하는 이유

위처럼 NPN형과 PNP형이 있는데, 정공보다 가벼운 전자가 움직이는 것이 효율이 좋기 때문에 주로 npn형을 사용한다.

 

 

 

 도핑 농도 차이

도핑 농도는 이미터>컬렉터>베이스 순이다.

이유는, 각 부분의 역할을 보면 알 수 있다.

 

이미터, 컬렉터, 베이스의 역할

- 이미터: 전류운반 캐리어(전자 또는 정공)를 제공

- 컬렉터: 베이스 영역을 지나온 캐리어가 모이는 영역

- 베이스: 이미터에서 주입된 캐리어가 컬렉터로 도달하기 위해 지나가는 영역.

BJT의 전류 증폭률을 크게 만들기 위해 폭이 매우 얇게 만들어진다.

 

npn, pnp형의 전류 및 캐리어의 이동 방향

- 이미터에서 캐리어가 나와서 베이스를 거쳐 컬렉터로 들어간다.

- npn형의 경우 전자가 (이미터)>(베이스)>(컬렉터)로 움직인다.

- 따라서 npn형의 전류는 전자와 반대로 (컬렉터)에서 (이미터) 쪽으로 흐른다.

- pnp형은 이미터에서 컬렉터 쪽으로 흐른다. 

BJT전류 방향

 

BJT의 동작 모드

 

 

BJT에서 DC해석을 해야하는 이유

- BJT는 비선형 소자이다.

- 우리는 BJT에 보통 소신호 입력을 인가하는데, 걸어주는 전압의 크기(=DC전압)의 크기에 따라 AC특성이 달라진다.

- 따라서 DC전압이 고정되있다고 가정하고(동작점 고정), 그 때의 AC해석을 위한 특성을 얻는다.

- 얻은 값을 바탕으로 AC해석을 진행한다.

 

 

 

 

 

 

(참고 ppt) https://web.yonsei.ac.kr/hgjung/Lectures/ENE301/3%20BJT.pdf