트랜지스터 작동 원리 종류, 기호, 응용사례
트랜지스터 원리 및 종류,기호,응용 사례에 대해 자세하게 알아보겠습니다.
트랜지스터는 오늘날 전자 기술의 핵심입니다. 바이폴라 트랜지스터 또는 바이폴라 접합 트랜지스터의 개발로 인해 많은 변화가 있었습니다.
바이폴라 트랜지스터의 도입으로 휴대용 트랜지스터 라디오, 휴대 전화 및 컴퓨터, 원격 작동, 자동차에서 당연한 기능 등 모든 기술 그리고 더 많은 일상적인 아이템들은 모두 트랜지스터의 발명에 의해 가능해졌습니다.
오늘날 바이폴라 트랜지스터는 다양한 형태로 제공됩니다. 리드 형태의 기본 트랜지스터가 있거나 표면 실장 트랜지스터로 제공됩니다. 그러나 트랜지스터는 또한 집적 회로(IC) 내에서 널리 사용됩니다. 대부분의 디지털 IC는 전계 효과 기술을 사용하지만 많은 아날로그 IC는 바이폴라 기술을 사용하여 필요한 성능을 제공합니다.
트랜지스터 원리 목차
다음은 트랜지스터 원리 설명에 대한 목차입니다.
- 트랜지스터란?
- 트랜지스터 개발
- 트랜지스터 작동 원리 및 기호
- 증폭기로서의 트랜지스터 원리
- 스위치로서의 트랜지스터 원리
- 트랜지스터 종류
- 트랜지스터의 다양한 응용
트랜지스터(Transistor)란?
Transfer + Resistor = Transistor 트랜지스터는 트랜스퍼와 레지스터의 합성어로 전기 스위치 및 증폭 작용을 하는 반도체 소자입니다.
트랜지스터 개발
바이폴라 트랜지스터는 Bell 연구소에서 일하는 존 바딘, 월터 하우저 브래튼, 윌리엄 쇼클리 세명의 연구원에 의해 처음 개발되었습니다. 이들은 전계 효과를 사용하여 반도체의 전류를 제어하는 아이디어를 연구하고 있었지만 작동시킬 수는 없었습니다. 그래서 다른 가능성에 초점을 맞추고 게르마늄 웨이퍼에 2개의 밀착된 접점을 사용하여 3개의 터미널 장치를 만들었습니다. 이 아이디어는 효과가 있었으며, 1947년 최초의 트랜지스터를 개발하게 됩니다.
트랜지스터 작동 원리 및 기호
트랜지스터는 전자 신호 및 전력을 스위칭 또는 증폭하는 데 사용되는 반도체 장치입니다. 외부 회로에 연결하기 위해 기본적으로 3개의 단자가 있는 반도체 재료로 구성됩니다.
이러한 반도체 장치는 구성 방식에 따라 PNP 트랜지스터 또는 NPN 트랜지스터로 나누어지게 됩니다.
PNP는 낮은 신호로 켜지고 NPN은 높은 신호로 켜집니다. PNP에서, P는 이미터 단자의 극성을 나타내고 N은 베이스 단자의 극성을 나타냅니다.
베이스(Base) : 트랜지스터의 베이스는 초기 트랜지스터에서 이 전극이 전체 장치의 베이스를 형성
이미터(Emitter) : 전류의 반송자로 주입하는 전류
컬렉터(Collector) : 전류의 반송자를 모으는 부분의 전극
트랜지스터의 동작을 위해서는 베이스 영역이 매우 얇아야합니다. 오늘날의 트랜지스터에서 베이스는 일반적으로 약 1µm에 불과합니다.
트랜지스터 원리 – 트랜지스터는 스위치 또는 증폭기로 작동합니다.
증폭기로서의 트랜지스터 원리
증폭기로서의 트랜지스터는 에너지 부스터 역할을 한다. 사람들이 트랜지스터에 사용하는 기존의 장치 중 하나인 보청기와 같은 제품이 있습니다. 보청기는 세상의 소리를 포착하여 다양한 전류로 변환하는 작은 마이크로 구성됩니다. 마이크는 또한 작은 라우드 스피커를 증폭시키는 트랜지스터로 공급되며, 주변에서 훨씬 더 큰 사운드를 들을 수 있습니다.
스위치로서의 트랜지스터 원리
트랜지스터는 스위치로도 작동합니다. 트랜지스터의 한 부분을 통해 흐르는 작은 전류는 다른 부분을 통해 훨씬 더 큰 전류를 흐르게 할 수 있습니다. 모든 컴퓨터 칩이 작동하는 방식입니다. 예를 들어, 메모리 칩은 수백 개의 트랜지스터를 포함하고, 이들 각각은 개별적으로 켜거나 끌 수 있습니다. 모든 트랜지스터는 두 개의 개별 상태에 있을 수 있으므로 두 개의 숫자를 0과 1을 별도로 저장할 수 있습니다. 칩은 수십억 개의 0과 수십억 개의 트랜지스터와 많은 문자와 숫자를 저장할 수 있습니다.
트랜지스터 종류
- 양극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor)
- 확산형 트랜지스터(Diffusion Transistor)
- 눈사태 트랜지스터(Avalanche Transistor)
- 쇼트키 트랜지스터(Schottky Transistor)
- 달링턴 트랜지스터(Darlington Transistor)
- 헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터(Heterojunction Bipolar Transistor)
- 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)
- 접합 FET 트랜지스터(Junction FET Transistor)
- 듀얼 게이트 MOSFET(Dual Gate MOSFET)
양극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor) : 전류 제어 장치이며, 두 가지 유형의 NPN 및 PNP입니다. NPN에서 대부분의 전류는 전자에 의해 전달됩니다. PNP에서 대부분의 전류는 구멍에 의해 전달됩니다.
확산형 트랜지스터(Diffusion Transistor) : 캐리어 확산형 트랜지스터에서 이미터에서 베이스에 주입된 소수 캐리어가 베이스 내에서 확산 현상에 의해서만 이동하는 트랜지스터. 편이형 트랜지스터에 비교되는 것으로, 접합 트랜지스터라고도 한다.
눈사태 트랜지스터(Avalanche Transistor) : 눈사태 트랜지스터는 바이폴라 접합 트랜지스터 애벌랜치 항복 영역이라 불리는 콜렉터-이미터 항복 전압을 넘어 콜렉터 전류 또는 콜렉터-이미터 전압 특성 영역에서 동작한다. 애벌랜치 트랜지스터는 역방향 바이어스로 작동할 때 항복 특성을 가지므로 회로 간 전환에 도움이 됩니다.
쇼트키 트랜지스터(Schottky Transistor) : 트랜지스터가 쇼트키 다이오드와 결합된 경우 이를 쇼트 키 트랜지스터라고 합니다. 이러한 유형의 다이오드를 도입하면 극단적인 입력 전류를 전환하여 트랜지스터가 포화되는 것을 방지할 수 있습니다.
달링턴 트랜지스터(Darlington Transistor) : 두 개의 다른 트랜지스터로 만든 트랜지스터 회로입니다. 전류를 얻는 능력이 더 높습니다. 회로는 집적 회로 내부에도 있을 수 있습니다.
헤테로 접합 바이폴라 트랜지스터(Heterojunction Bipolar Transistor) : 이러한 유형의 트랜지스터는 주파수가 높은 아날로그 또는 디지털 마이크로파에 사용됩니다. 보다 빠른 전환 속도를 제공하고 석판 산출량을 높입니다. 또한 더 나은 분사 효율을 제공합니다.
전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor) : 전계 효과 트랜지스터는 전압 제어되며, 높은 입력 임피던스를 가지므로 전류가 거의 흐르지 않습니다. BJT와 동일한 유형 증폭을 제공할 수 없습니다.
접합 FET 트랜지스터(Junction FET Transistor) : 이 유형의 FET 트랜지스터에는 PN 접합이 없지만 대부분의 전류는 양쪽 끝에서 드레인과 소스라고 하는 두 개의 전기 연결을 통해 흐릅니다. N- 채널과 P- 채널의 두 가지 유형이 있습니다.
듀얼 게이트 MOSFET(Dual Gate MOSFET) : 직렬로 2 개의 MOSFET 장치로 작동합니다. 채널 길이에 따라 2개의 게이트가 구성됩니다. 두 게이트 모두 일반 MOSFET 작동 및 출력에 영향을 줍니다.
트랜지스터 원리 – 다양한 응용사례
현대 사회에서 광범위한 전기 사용은 모든 전자 회로에서 트랜지스터의 다양한 사용을 가능하게 했습니다. 트랜지스터는 일상생활에서 증폭기와 스위칭 장치로 알고 있는 여러 형태로 사용됩니다. 증폭기로서 기능을 수행하기 위해 다양한 발진기, 변조기, 검출기 및 거의 모든 회로에서 사용되고 있습니다.
디지털 회로에서 트랜지스터는 스위치로 사용됩니다. 다양한 기능에 따르면, 저주파 및 고주파에서 기능하기 위한 것과 같은 상이한 유형의 트랜지스터 가 있고, 저전력, 중전력 및 고 전력 트랜지스터가 있습니다.
- 트랜지스터의 핵심 용도에는 스위칭 애플리케이션 또는 증폭 및 스위칭 모두가 포함됩니다.
- 광 트랜지스터로 알려진 빛의 양에 따라 전류 흐름을 일으키는 일종의 트랜지스터가 있습니다.
- 접합형 트랜지스터(Bipolar Junction Transistors)는 소량의 전류가 베이스를 통과할 때 이미터에서 컬렉터로 더 큰 전류가 흐를 수 있습니다.
- 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor)는 전압 제어 장치로 작동합니다. 매우 높은 입력 임피던스를 가지고 있으며, 이를 통해 전류를 거의 공급하지 않습니다. 이는 전원이 연결된 원래 회로 전원 요소를 방해하지 않으므로 전원이 로드되지 않도록 하는데 유용합니다.
- 이종 접합 양극성 트랜지스터(HBT)는 더 빠른 스위칭 속도를 제공할 수 있으며, 아날로그 및 디지털 마이크로파 응용 제품에 사용됩니다. 값비싸고 더 나은 리소그래피 수율을 제공할 수 있습니다. 일반적으로 전력 증폭기와 같은 모바일 및 레이저 드라이버에 사용됩니다.
- 달링턴 트랜지스터는 전류를 얻는 능력이 훨씬 높습니다. 감도로 인해 사람의 피부에서 전류를 뽑을 수 있으므로 터치 감지 버튼을 만드는 데 사용됩니다.
- 쇼트키 트랜지스터는 높은 입력 전류를 전환하여 트랜지스터가 포화되는 것을 방지합니다.
- 다중 이미터 트랜지스터는 TTL(트랜지스터-트랜지스터 로직) 및 NAND 로직 게이트에 사용됩니다.
- 듀얼 게이트 MOSFET은 2개의 제어 게이트가 직렬로 필요한 RF 믹서/멀티 플라이어, RF 증폭기에 사용됩니다.
- 눈사태 트랜지스터(Avalanche Transistor)는 나노초 미만의 전환 시간으로 높은 전류를 스위칭할 수 있습니다.
이상으로 트랜지스터 원리 트랜지스터란?, 트랜지스터의 작동 원리 및 기호, 증폭기로서의 트랜지스터 원리 및 스위치로서의 트랜지스터 원리 그리고 트랜지스터의 종류 및 응용사례에 대한 설명을 마치겠습니다.