실험4예비보고서. BJT(Bipolar Junction Transistor)의 특성 다운로드 실험4예비보고서. BJT(Bipolar Junction Transistor)의 특성실험4예비보고서. BJT(Bipolar Junction Transistor)의 특성실험4. BJT(Bipolar Junction Transistor)의 특성(예비보고서) 1.실험목적 BJT 소자의 문턱 전압(threshold voltage)를 측정한다. IB의 변화가 IC에 미치는 영향을 측정한다. β를 측정, 결정한다. npn형 BJT의 컬렉터(VCE-IC)특성 곡선군을 실험적으로 결정하고 그래프로 그린다. 점 대 점 방법(point-by-point method)를 이용하여 BJT의 평균 컬렉터 특성 곡선군을 관측한다.2.기초이론 BJT 구성 및 특성 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT : Bipolar Junction Transistor)는 PN접합의 실리콘(Si) EH는 게르마늄(Ge) 다이오드에 한층을 더하 여, p형과 n형 반도체 3개를 결합하여 만든 소자이다. 그 구성에 따라 npn형과 pnp형으로 나눈다. 결합한 3개의 반도체는 이미터 (emitter), 베이스(base...실험4. BJT(Bipolar Junction Transistor)의 특성(예비보고서) 1.실험목적 BJT 소자의 문턱 전압(threshold voltage)를 측정한다. IB의 변화가 IC에 미치는 영향을 측정한다. β를 측정, 결정한다. npn형 BJT의 컬렉터(VCE-IC)특성 곡선군을 실험적으로 결정하고 그래프로 그린다. 점 대 점 방법(point-by-point method)를 이용하여 BJT의 평균 컬렉터 특성 곡선군을 관측한다.2.기초이론 BJT 구성 및 특성 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT : Bipolar Junction Transistor)는 PN접합의 실리콘(Si) EH는 게르마늄(Ge) 다이오드에 한층을 더하 여, p형과 n형 반도체 3개를 결합하여 만든 소자이다. 그 구성에 따라 npn형과 pnp형으로 나눈다. 결합한 3개의 반도체는 이미터 (emitter), 베이스(base), 컬렉터(collector)의 3개의 단자로 구분되는데, npn형 BJT는 이미터 영역은 n형, 베이스 영역은 p형, 컬렉터 영역은 n형으로 구성된다. pno형 BJT는 이미터 영역은 p형, 베이스 영역은 n형, 컬렉터 영역은 p형으로 구성된다. BJT 동작 및 바이어스 일반적으로 BJT는 아날로그 교류 신호 증폭 등의 용도로 능동 모드(active mode)에서 동작시키거나, 디지털 스위치로 회로 등의 용도로 차단 모드(cutoff mode)이나 포화 모드(saturation mode)에서 동작시켜 사용한다. 스위치로서 트랜지스터를 사용할 경우, 차단 모드에서의 동작은 스위치 개방 상태이며, 포화 모드에서의 동작은 스위치 단락 상태이다. 차단 모드에서 동작 할 때는 컬렉터 전류의 흐름이 없으며, 포화 모드에서 동작할 때는 전류가 흐른다. 컬렉터, 베이스, 이미터 전류 BJT 컬렉터 전류는 트랜지스터 내부의 전류 밀도를 이용하여 구하면 다음과 같이 표현된다. (4-1)앞의 식은 대신호(large signal)에 적용 가능한 수식으로, 소신호 및 DC해석에 모두 적용될 수 있는 범용의 수식이다. 앞 식에서는 IC는 BJT의 컬렉터 전류를 의미하고, IS는 PN 접합의 역포화 전류, VBE는 베이스-이미터 간에 가해지는 전압을 의미한다. VT는 열전압으로 상온에서 약 26mV인 상수이다. BJT는 수식과 같이 전압 입력 VBE에 의해 전류 IC가 변화하는 출력 특성을 갖는 증폭기로 사용가능한, 전압 제어 전류원(voltage-controlled current source)으로 동작한다. 키르히호프의 전류 법칙에 의해 이미터 전류 IE는 컬렉터 전류 IC와 베이스 전류 IB의 합으로, 다음과 같이 표현된다. (4-2)또한 베이스, 이미터 전류 IB,IE는 전류 이득상수들 α,β를 사용하면 다음과 같이 표현된다. (4-3) (4-4)3.실험방법 1. 베타(β)측정과정1-1. IB를 측정하기 위해 멀티미터를 베이스와 4.7K저항 다리 사이에 직렬 연결한다.과정1-2. 5K 가변 저항을 조절하여 IB가 10μA가 되도록 한다.과정1-3. 멀티미터를 베이스 직렬연결에서 떼어내고 전압모드로 바꾸어 VCE가 6V가 되도록 2K가변 저항을 조절한다.과정1-4. 다시 멀티미터를 전류 모드로 바꾸어 컬렉터와 100Ω 저항 다리 사이에 직렬 연결하고, 컬렉터 전류 IC를 측정한다.과정1-5 베이스 전류를 각각 30μA, 40μA, 50μA로 증가시키며 과정 1-1에서 1-4를 반복한다. 측정된 컬렉터 전류 IC를 기록한다. 과정1-6. 베이스 전류가 (10μA와 30μA),(30μA, 40μA), (40μA, 50μA)일 때의 β값을 계산한다. 2. VE 대 IC과정2-1 CH1 DC 1.5V, CH2 DC 0V 인 상태에서 5K 가변저항을 조절하여 베이스 전류가 10μA가 되도록한다.과정2-2 멀티미를 컬렉터와 CH2 입력 전압 사이에 연결한다. CH2 전압을 0V에서 30V까지 5V 증가시키며 전류 IC를 측정하여 기록한다.과정2-3 기록후 CH2 DC 전압을 0V로 내린다.과정2-4 베이스 전류를 20μA~60μA까지 10μA씩 증가시키며 과정 2-1에서 2-3까지의 과정을 반복한다. 시뮬레이션실험1 `실험 회로도` `β 계산` 1-1. 예상 값 (pspice)IB(uA)IC(mA)델타(Δ)전류(mA)베타(β)101.479304.8784.878 - 1.479 = 3.399169.95406.7686.768 - 1.479 = 5.289176.36.768 - 4.878 = 1.89189508.5428.542 - 1.479 = 7.063176.588.542 - 4.878 = 3.664183.28.542 - 6.768 = 1.774177.4평균 β = 2.VCE 대 IC `회로도`2-1. 예상 값 (pspice)IB(uA)IC(mA)VCE(V)0(uA)2.557.51015202530109.879X1.463X1.5561.6491.7431.8361.9292019.783.1753.3773.5803.7823.9854.1883029.684
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