DIODE(다이오드) TR(트랜지스터) FET 종류와 동작특성

소개글

DIODE(다이오드) TR(트랜지스터) FET 종류와 동작특성에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 다이오드
(1) PN 접합 다이오드란?
 (2) 다이오드 모델
 1. 이상적 다이오드 모델

2. 실제 다이오드 모델
(1) 순방향 전압 강하(VF)
(2) 에러율(error rate)

3. 완전 다이오드 모델
(1) 체적 저항(RB)
(2) 역방향 전류

4. 기타 특성
 (1) 최대 역방향 전압(VRPM)
(2) 순방향 평균 전류(IO)
 (3) 순방향 전력 손실(PD(MAX))

2. TR(트랜지스터)

3. FET
(1) FET 구조와 동작
[1] FET의 종류
[2] 접합형 FET에 흐르는 전류
[3] 절연 게이트형(MOS형) FET에 흐른 전류
[4] 감소형과 증가형

본문내용

VI

인데, 여기서 P는 소자에 의해 소모되는 전력, I는 소자를 흐르는 전류, V는 소자 양단의 전압을 나타낸다. 또한 다이오드의 최대 순방향 전류는

IF(MAX) = PD(MAX) / VF

이고, 여기서 IF(MAX) 는 최대 허용 순방향 전류, PD(MAX)는 다이오드의 순방향 전력 손실, VF는
다이오드 양단의 순방향 전압을 나타내며, 실리콘 pn 접합 다이오드의 경우 VF는 0.7V로 간주한다.
2. TR(트랜지스터)

트랜지스터는 1949년에 벨 전화기 연구소에서 처음으로 개발되었다. transistor(트랜지스터)라는 말은 "transfer resistor-변화하는 저항"에서 유래된합성어이다. 트랜지스터의 발명은 그 이후로 세상을 엄청나게 변화시켰다. 혹시"진공관"이라는 말을 듣어 본 적이 있을 것이다.진공관은 매우 크기가 크고 이제는 오래된 전자제품이나 박물관 쯤에서나 볼 수 있을 것이다.요즘 진공관은 거의 사용되지 않는다. 하지만 아직도 일부 엔지니어들은 계속 연구를 하고 있다. 진공관은 대부분 트랜지스터로 대치되었고 결과적으로 전자 제품은 훨씬 좀 더 작고보다신뢰성이 높게 되었다.

트랜지스터는 "수로에 흐르는 물의 양 증폭기"로서 설명하면 가장 이해하기 쉽다. 즉, 트랜지스터는 작은 전류로 큰전류량을 제어한다. 이는 마치 작은 전류가 큰 전류처럼 성장한 것과 같은 효과(증폭)이다.시중에는 매우 다양한 종류의 트랜지스터가 있지만 이번 실험에서는 실리콘 반도체로만든 NPN 타입의쌍접합 트랜지스터(BJT, Bipolar Junction Transistor)를 사용할 것이다. 트랜지스터는 외부 단자 3개 있으며 이들 각각을 에미터, 베이스 그리고 콜렉터라고 지칭한다.

지금까지 실험에서 설명시 비유한 물의 흐름에 다시 비유하여 트랜지스터를 설명하자면 아래 그림과 같은수로 조절 장치로 생각할 수 있다.

그림을 살펴보면 수로 중간에 작은 체크 밸브(앞서 다이오드 소개에서 설명함)가 있고 이 밸브의 판막은큰 수로의 양을 제어하는 장치에 연결되어 있다.즉, 작은 량의 중간 수로의 물은 체크 밸브를 열고 이는 다시 큰 수로의 수문을 열어주는 동작을 하는 것이 된다. 그러나 중간 수로에 물은충분한 힘으로 체크 밸브의 스프링을 밀어 주어야 비로소 물이 흐르기 시작한다(일반적으로 순방향 전압은 0.7V). 만일 이 중간 수로의 크기가큰 물이 들어오는 큰 수로보다 훨씬 작다고 가정하면 작은 수로의 물의 양으로 큰 수로에 물이 들어오는 양(콜렉터)을 조절하게 될 것이고(증폭의 효과-작은 물의 흐름이큰 물의흐름으로 바뀌었다) 이들 작은 수로의 물(베이스)과 큰 수로의 물(콜렉터)은 합류하여 상기 수로 조절장치(트랜지스터)를 빠져나가게(에미터) 될 것이다.

트랜지스터에서 에미터, 베이스, 콜렉터는 각기 다른 전하층 영역으로가지며 상기와 같은 장치(수로 조절)와 동일한동작 특성을 지니게 된다. 트랜지스터의 특성과 응용 예는맨 처음에는 좀 처럼 이해가 되지 않을 수 있다. 하지만앞으로 하게 될 트랜지스터 실험을 계속하다 보면자연스럽게 이해하게 될 것이다.앞으로의 실험에서 한가지빼고는 모두 트랜지스터를 사용하는 실험이다.그 만큼 전자회로에서 트렌지스터의 중요성은 매우 높은 것이라 할 수 있다.

반도체의가장 큰 장점은 한개의 실리콘조각으로도 여러 개의 트랜지스터를 만들 수 있다는 것이다. 이러한 특성은 나중에 IC(Integrated circuit, 집적회로)로 발전하게되며 보다 정교한 공정을 통하여 한개의 실리콘 판 위에트랜지스터, 다이오드, 저항, 캐패시터를 포함한 회로를 구성할 수 있게 한다. 오늘날 컴퓨터에 사용되는 IC류는 내부에 백만개 이상의 트랜지스트를 심을 수 있다.그 결과크기, 가격, 신뢰성 측면에서 괄목한 만한 개선 결과를 이루었다.

트랜지스터의 회로상 표시 기호는 아래 그림과 같다.

표시 기호 중 화살표시의앞 부분이 에미터이며 이는트랜지스터의 전류의 흐르는 방향을 가리키는 것이다.
3. FET
(1) FET 구조와 동작
[1] FET의 종류
① FET는 접합형과 절연 게이트형(MOS형)이 있고, 다시 각각 n채널형과 p채널형으로 나눈다. ② 전극명은 드레인(D:drain), 소스(S:source) 및 게이트(G:gate)로 3단자이다.
[2] 접합형 FET에 흐르는 전류
(가) 전압을 가하는 방법과 흐르는 전류
① VDS가 작을 때 ID는 VDS이 비례하나, VDS가 어느값 이상 커지면 ID는 VDS에 그다지 영향을 받지 않고 포화되어 VGS에 의해 크게 변화한다.
(나) FET 내부에서의 전자 움직임
① 공핍층(depletion layer) : pn접합면에는 역전압이 가해져 있으므로 접합면 가까이의 자유 전자가 없는 영역.
② 채널(channel) : n형 반도체 내에서 공핍층을 제외한 영역은 VDS에 의해 자유 전자가 이동하는 영역.③ VGS를 가할 경우 : VGS=0[V]일 때는 공핍층은 VDS에 의한 것이었지만, VGS를 증가시키면 그 전압이 역방향 전압이므로, VGS=0[V}일 때보다 공핍층이 넓어져 같은 VDS일지라도 ID는 작아진다.
[3] 절연 게이트형(MOS형) FET에 흐른 전류
(가) 전압을 가하는 법과 흐르는 전류 : 접합형의 경우와 같이 VDS가 어떤값 이상으로 커지면 VGS전압만으로 드레인 전류 ID가 제어된다.
(나) 채널 내부에서의 전자의 움직임 :
① VGS를 변화시킴으로써 VDS에 영향을 받지 않고 채널을 변화시켜 ID를 제어할 수 있다.
[4] 감소형과 증가형
① 감소형 : 절연 게이트형(MOS형)FET는 게이트 전압 VGS가 가해짐에 따라 미리 형성된 채널을 좁혀서 드레인 전류 ID를 감소시키는 특성을 가지고 있으므로 감소형이라 한다.
② 증가형 : VGS를 가하지 않았을 때는 채널이 형성되지 않고, VGS를 가함으로써 채널이 형성되게 하여, VGS를 크게 함에 따라 채널이 넓어져 ID가 증가하도록 만든 것을 증가형이라 한다.
R/E/P/O/R/T

과 목 광전자 공학
제출일자 2010 . 5. 10
학 과 전기공학
지도교수 이수호 교수님
학 번

키워드

전기,   다이오드,   트랜지스터,   T.R,   FET,   공학