[전기전자공학][NPN 트랜지스터]- [Active Mode 원리]

전기전자공학에서 다소 자주 사용되는 소자인 "트랜지스터"에 대해 정리해보려 합니다.

트랜지스터 자체에도 종류가 굉장히 많고 pnp 형 트랜지스터도 존재하지만, 가장 많이 다루는 npn형 트랜지스터의 원리를 정리해볼게요.

트랜지스터도 조건에 따라 동작하는 영역이 다양한데, 오늘은 [Active Mode] 에 대해 설명해보려 합니다.

 

트랜지스터는 회로에서 다음과 같은 모양으로 표기합니다

 

 

- 파란색 글씨로 적어논 것은 실제로 회로도에서는 표시되어 있지 않습니다.

"Base" 는 다들 쉽게 구분하시는데, "Emitter"와 "Collector"를 헷갈려 하시는 분들이 있습니다.

​

"NPN" 트랜지스터에서는 화살표 있는 부분이 Emitter 입니다...!

​

​

동작원리를 확인하기 위해, 다른 그림으로 살펴볼게요 !

 

- Base와 Collector, Emitter은 표시를 해놓았습니다.

- Base 와 Emitter 사이에 VBE > 0 전압과 Base와 Collector 사이에 VBC < 0 인 전압을 연결합니다.

( VBE > 0 이라는 의미는 Base 전압이 Emitter 전압보다 높은 것을 의미하고, VBC < 0 는 Collector 전압이 Base 전압보다 높다는 것을 의미합니다.!)

​

<동작 원리>

1. VBE 전압원에 의하여, Emitter 쪽으로 전자가 흘러 들어갑니다. (Emitter가 N+ 라고 적혀있는데 전자의농도가 굉장히 높다는 것을 의미합니다.)

- 이때, Collector 와 Base 사이에 걸린 전압 VCB는 Reverse Bias 로 걸려있으므로, 큰 움직임은 없습니다.

 

2. 전자가 Emitter로 계속 흘러들어가면, Emitter의 전자농도가 점점 높아지고, 이에 따라 "확산현상(Diffusion)" 이 발생하여, 전자가 Base 쪽으로 이동하게 됩니다. ​

(확산현상은, 고농도 -> 저농도로 물질이 이동하는 현상을 의미합니다. 현재 Emitter에 전자가 굉장히 많은 반면, P형 반도체인 Base 쪽에는 전자가 거의 없기 때문에 확산현상이 발생합니다.)

 

3. 확산현상(Diffusion)에 의해, Base 쪽으로 넘어간 전자들은 Collector와 Base 사이에 걸려있는 전압으로 인해, Collector 쪽으로 끌려가게 됩니다.

- Collector 가 상대적으로 전위가 높으므로 (+)극성을 띄고 있으므로, (-)극인 전자는 끌려가게됩니다.

 

- 이로 인해, 전자는 최종적으로 Emitter -> Collector 로 이동하게 됩니다. 그 말인 즉슨, 전류가 Collector 에서 Emitter로 흐른다는 의미입니다.

​

NPN 트랜지스터에서, VBE >0, VBC<0 일 경우, 트랜지스터는 Active Mode로 동작하며, 전류가 Collector에서 Emitter로 흐르게 됩니다.!

​

- 다음 포스팅에는 NPN 트랜지스터의 다른 동작영역, Cut-Off 모드와, Saturation 모드에서의 동작원리를 알아보려고 합니다