[반도체 소자] 트랜지스터 구조

 

1. 원리

 

 

N형반도체 두조각 사이에 P형반도체 조각을 넣고,

그 P형반도체로 두 N형반도체 사이로 흐르는 전류를 조절 해보고 싶은

생각을 가진 과학자가 그렇게 해봤다고 생각한다.

 

 

[ N형 ] [ P형 ] [ N형 ]

 

 

 

아래와 같이 접합면에 절연층이 생기고,

두개의 다이오드를 연결한 모습이 될것이다.

 

 

B에 (+) 전압을 걸고 A에 (-)를 걸면 B에서 A로 전류가 흐른다.

B에 (+) 전압을 걸고 C에 (-)를 걸면 B에서 C로 전류가 흐른다.

전류는 화살표 방향으로는 흐를 수 있기 때문이다.

 

 

 

 

B에 (-) 전압을 걸고 A에 (+)를 걸면 B에서 A로 전류가 흐르지 못한다.

B에 (-) 전압을 걸고 C에 (+)를 걸면 B에서 C로 전류가 흐르지 못한다.

당연하다. 전류는 화살표 방향으로만 흐를 수 있기 때문이다.

 

그림처럼 전자와 전공이 전극 쪽에 몰리고 절연체 층은 늘어난다.

때문에 어느쪽으로도 전류는 흐르지 않는다.

 

 

 

 

 A에서 C로 전류가 흐르려 하면 A->B에서 흐름이 막힌다.

위의 경우와 동일하다.

 

 

 

 

C에서 A로 전류가 흐르려 하면 C->B에서 흐름이 막힌다.

역시 위의 경우와 동일하다.

 

 

 

 

회로 기호와 유사하게 하기 위하여 접합체를 시계방향으로 90도 돌려 세워보자.

또한 절연층 표기는 무시 하기로 하고, 아래와 같이 전압을 걸면 전자와 전공의

위치가 그림과 같이 배치된다. 이때 P형반도체는 N형에 비해 아주 얇게한다.

                         

 

 

 

이상태에서 P형 반도체와 아래에 있는 N형반도체에 낮은 전압(약0.8V 정도)을

걸어보면 아래쪽 N형 반도체에 있는 전자들이 P형 반도체로 오다가 그 대부분이

상대적으로 더 높은 전압이 걸려 있는 위쪽 N형반도체 쪽으로 이동하고 만다.

 

 

 

 

 

이렇게 P형 반도체에서 아래쪽 N형 반도체로 흐르는 작은 전류에 비례하면서도

높은 전압으로 인한 훨씬 많은 전류가 위쪽 N형 반도체에서 아래쪽 N형 반도체로

흐르게 된다. P형 반도체의 전류가 막혀있던 문을 열어준것이다.

 

이런 구조를 NPN 트랜지스터라고 하며 배치를 바꾸면 PNP 트랜지스터가 된다.

이해하는 방법은 위와 같으며 흐름만 반대로 보면 된다.

이는 0.8V의 전압으로 흘려주는 작은 전류값이 10V에 의해 흐르는 큰 전류값을

제어 할 수 있게 된다. 이것을 트랜지스터 라고 한다. 이는 반도체의 저항값이

변화 한다는 의미에서 주어진것이다. (Trans:변화 + Resistor:저항 = Transistor)

 

위쪽 N형 반도체를 콜렉터(Collector),

가운데 P형 반도체를 베이스(Base),

아래쪽 N형 반도체를 에미터(Emitter) 라고한다.

 

다르게 표현하면, 진공관처럼 전류제어 작용을 한다.

진공관은 그리드에 걸어주는 전압으로 전류를 제어하고,

트랜지스트는 베이스 전류값으로 콜렉터 전류를 제어 할 수 있다.

 

 

2. 기호 (Symbol)

 

처음 그린 기호는 이랬을 것이다.

 

 

 

 

Emitter는 전자를 보내는 곳이란 뜻을 가지고 있고,

Base는 기초나 출발점의 의미를 가지므로 전자를 제어한다고 생각하며,

Collector는 수집의 의가 있으므로 전자들이 모이는 곳이라고 본다.(주관)

 

Vbe는 베이그와 에미터에 걸어주는 전압으로 전자의 흐름을 제어하는 전압이고,

Vce는 콜렉터와 에미터사이에 걸어주는 전압으로 실제로 일(W)을 하는 전압이다.

 

그리고 나중에 아래와 같이 바뀌었을것 것이고,

 

 

 

지금은 케이스 넣고 아래와 같이 쓰고 있다. PNP 트랜지스터는 에미터의

화살표 방향만 바꾸어 그리면 된다. 모든 동작은 NPN과 반대이다.

 

이 화살표 방향은 다이오드의 방향이다. 그리고 콜렉터 측의 화살표는

표시하지 않는다. 즉 화살표가 있는 곳이 에미터이다.

 

 

 

 

아래의 3진공관과 같이 신호를 증폭하기도 하고, 증폭된 신호일부를

다시 베이스에 넣어 (궤환:Feed Back) 발진하기도 한다.

 

 

 

 

출처: http://blog.naver.com/tksvo?Redirect=Log&logNo=150072374619

 

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