도닦는공돌이

모든 물질은 원자로 이루어져 있다.

원자는 원소의 성질을 유지하는 원소의 가장 작은 입자이다.

모든 원자는 전자,양자,중성자로 구성되어있다. 그리고 원자내에서 어떤 전자의 구성은 도체,반도체 물질이 전류를 어떻게 잘 전도시키는지를 결정하는 핵심요소이다. 

[전자회로_PEARSON Electronic Devices] 1. 반도체이론  참고바랍니다.

....중략

따라서 전자는 음의 전하를 나타내는 가장 작은 입자이다. 물질에 과잉전자가 존재하면 순수전하는 음이 되며 전자가 부족하면 양이된다.

양자의 전하와 전자의 전하는 크기가 같고 부호는 반대이다. 이때 전하란? 전자의 과잉또는 부족으로 존재하는 물질의 전기적인 특성이다. 전자 =/= 전하, 같지 않다! 오해하지 않기를 바랍니다. (즉, 전자가 더 많으냐? 적으냐로 구분하는 말입니다)

 중성원자의 경우로 생각해봅시다. 중성원자는 전자와 양자의 수가 같으며 순수전하는 0 입니다. 만약 어떤 가전자가 원자에서 떨어지면, 그 원자는 순수 양전하(전자보다 양자의 수가 많음)로 남게 되고 양이온 된다. 그래서 양이온은 순수양전하를 갖는 원자, 혹은 원자들의 그룹으로 정의된다. 반대로 만약 원자가 가장 바깥쪽 전자각(최외각쉘)에 추가로 한개의 전자를 얻게 된다면 이 원자는 순수 음전하를 갖게되고 음이온이 된다. 그래서 음이온이란 순수 음전하를 갖는 원자 혹은 원자들의 그룹이라고 말할수 있다.

전하는 Q로 나타내며, 서로 반대극성의 전하는 서로 당기고. 같은 극성의 전하는 서로 밀어낸다. 이러한 힘을 전장 (electric field)이라 한다.

[쿨롱의 법칙]

두점의 소소 전하사이에 힘이 존재한다. 이 힘은 두 전하의 곱에 직접적으로 비례하며 두 전하사이의 거리의 제곱에 반비례한다.

전하는 쿨롱으로 측정되고 기호는 C로 표현한다.

1C쿨롱은 = 6.25 x 10(18승) 개의 전자가 갖는 총 전하이다.

한개의 전자는 1.6 x 10(-19승) C의 전하를 갖는다. 

만약 몇개의 전자들이 주어진다면 이들의 전체 전하는 아래의 공식으로 구할수가 있다.

Q = (전자들) / (6.25 x 10^18)

[전압]

양전하와 음전하사이에는 끌어당기는 힘이 작용한다. 이러한 힘을 극복하고 전하를 주어진 거리만큼 떼어 움직이기 위해서는 어떠한 양의 에너지가 일의 형태로 작용해야 한다. 그리고 모든 반대 극성의 전하들은 그들 사이의 간격으로 인해 일정한 위치에너지를 갖고 이다. 전하들의 위치에너지의 차를 전위차 혹은 전압이라고 한다.

전압 : 한점에서 다른점까지 1쿨롱의 전하를 이동시키는데 사용되는 에너지가 1J(줄)일때, 1볼트는 두지점간의 전위차이다.

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전위 [ electric potential , 電位 ]

전위란 전기장 내에서 단위전하가 같는 위치에너지이다. ……

중력장에서와 마찬가지로 전기장 내에서도 (+)전하를 전기장의 반대방향으로 이동시키려면 전기력을 거슬러 일을 해 주어야 한다. 전하를 이동시킬 때 외부에서 전하에 해 준 일만큼 전하는 전기력에 의한 위치에너지를 갖게 된다. 따라서, 수식으로 표현하자면, 전위 V=W/q (W는 일, q는 전하량)가 된다. 전위는 q에 무관한 공간의 함수이다.]

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(예제)

10C의 전하를 이동하기 위해서 100J의 에너지가 요구된다. 전압은 얼마인가?

V = W/Q  = 100J / 10C = 1V

DC전압원의 유형 =

1) 전지 : 화학에너지를 직접적으로 전기에너지로 변화하는 형태. 전지를 전하를 저장하는 것이 아니라 오히려 화학적 포텐셜 에너지를 저장하는 형태의 "산화-환원"반응을 이용하는 전압원이다.

2) 연료전지 : 전기 화학에너지를 DC전압으로 직접적으로 변환화는 소자이다. 보통 연료(수소)를 산화(산소)와 결합시키는 형태이다. 또한, 부산물로는 오직 물만을 내기때문에 연료전지가 친환경적에너지라 불리는 이유이다.

3) 태양전지 : 빛에너지가 전기 에너지로 변환되는 광기전력 효과를 이용한 전지이다.

기본적인 동작은 두층의 다른 유형의 반도체물질로 구성되고 이들은 함께 결합되어 접합을 이룬다. 만약 한층이 빛에 노출되면 많은 전자들이 부모원자로부터 이탈하고 접합을 통과할 수있는 충분한 에너지를 얻게 된다. 그리고 이 과정을 통하여 접합의 한쪽에는 음이온이, 다른 한쪽에는 양이온이 형성되어 전위치가 발생한다.

[전류]

앞서 설명한 전압은 전자들이 회로를 통해 이동할수 있도록 에너지를 공급하는 역할을 한다고 하였다. 그리고 전자들의 이런 움직임이 전류이며 전류는 전기회로에서 수행되며 일(J 줄) 이라고 한다.

전류 = 전하가 흐르는 율 (Rate of flow)

도체내에서 전류는 단위시간당 임의의 점을 통과하여 흐르는 전자의 수(전하량)으로 측정된다.

I = Q / t   (I는 암페어(A) 전류를 의미. Q는 쿨롱(C)으로 전자의 전하이며, t는 (초, sec)이다 )

작성중.. 

제너다이오드 (Zener Diode)

제너다이오드는 주로 직류전원의 전압 안정화에 사용된다.

음극 : Cathode

일반다이오드는 역방향 전압을 걸어주게 되면 항복전압전까지 미세전류(누설전류)만 흐를뿐 실질적으로 다이오드는 내부의 전자흐름을 차단하였다. 하지만 제너다이오드는 이런동작을 역으로 생각하여 역방향 항복영역에서 동작하도록 설계 되었다. 

제너다이오드의 역방향 항복에는 애벌랜치항복과 제너항복 2가지 형태가 있다.  애벌랜치는 앞서설명하였기에 생략하겠다.

제너항복은 제너다이오드에서 낮은 역방향 전압을 인가시켰을때 발생된다. 만약 높은 역방향 전압을 인가하면 애벌랜치 항복이 발생하여 일반다이오드처럼 파괴된다. 그리고 순방향 전압(바이어스)를 인가하면 똑같이 0.7V의 장벽전위가 발생한다.

어쨌든 핵심은 낮은 역방향전압(제너전압이라고함) 을 인가하였을때 역방향전류가 발생하며 (이를 제너전류라함) 제너항복이 발생된다. 제너항복전압이 낮은 전압에서 걸리도록 불순물의 도핑농도를 크게 하였으며 그 결과 가전자대역의 전자를 끌어와 전류를 생성할만큼 강한 전계를 만들수가 있다.

그래서 제너다이오드는 "정전압조정기"로써의 큰 특징을 지니며 이는 제너다이오드 양단의 전압을 일정하게 유지시킬수있다는 뜻이다. 즉, 입력전압이 변동된다고 가정하자. 그래서 제너다이오드를 통해서 전압이 출력되도록하면 일정한계수준의 제너전류까지 제너다이오드는 정전압을 출력시킨다. 이것이 바로 제너다이오드이다.

정전압조정을 위하여 다이오드가 항복을 유지하도록 최선의 역방향전류 IZK(제너무릎전류) 가 유지되어야 하며 IZM제너최대전류를 넘어서면 제너다이오드는 파괴된다.(애벌랜치항복이 일어난다) 그리고 명목상 제너전압전압을 Vz 제너시험전류라고 부른다.

먼저 FET은 앞서 설명한 트랜지스터와 똑같다! 단지 한가지 다르다면 트랜지스터는 전자전류, 정공전류를 사용하는 바이폴라접합이지만  FET은 하나의 전하반송자만을 이용하는 단극소자라는 점이다.

또한, FET은 전류가 아닌 전압을 증폭시키며 스위치로써의 특성도 뛰어나기때문에 전자스위치로도 많이 쓰인다. 

먼저 BJT와 비교를 통해서 설명을 하겠다.

BJT는 베이스단자를 통해 전류로 전류를 제어하지만 FET은 게이트 단자를 통해 전압으로 전류를 제어한다.

C컬렉터 - D 드레인

E이미터- S 소스

B베이스 - G 게이트

BJT의 채널은 NPN / PNP형태가 있지만 FET은 N채널과 P채널이 있다. 전류의 전도현상에 참여하는것이 정공이면 P,  자유전자이면 N으로 나눈 것이 채널이다.

FET이 BJT보다 잘 이용되고 있는 이유는 바로 제조가 간편하기 때문이다. 따라서 단가가 싸지기때문에 많은 공정에서 사용된다.

또한 입력임피던스가 크며 온도에 덜 예민하여 BJT와 비교가 된다. 또한 동작의 해석이 단순하다.

[동작해석은 아메리카노님의 블로그 참조] http://blog.naver.com/lws8661?Redirect=Log&logNo=10150907947

FET 종류중 하나인 JFET 에 대해서 알아보고 또 동작원리에 대해서 살펴보겠습니다.

앞서 말씀 드렸듯이 FET의 동작원리는 BJT와 다릅니다.

JFET은 위와 같은 모습을 하고 있습니다. 보시면 하늘색 부분이 N 채널 이라고 적혀있습니다.

P형 반도체도 있지만 전자 혹은 정공이 전도현상에 참여하게 되는 것은 이 하늘색 부분입니다.

우선 D에 (+), S에 (-)를 걸어 줍니다. 그러면 N채널일 경우 전류는 D -> S로 흐를 것입니다.

N채널을 통해서 말이죠, 이 N채널 물질은 드레인에서 소스까지의 전류 통로를 제공합니다.

이 때 흐르는 전류는 N채널 물질의 저항에 의해서 결정이 될 것입니다.

게이트부분을 보시면 P형 반도체로 되어있습니다. 게이트에 (-)전압을 인가해보겠습니다. (그러면 게이트와 소스가 연결되어있으므로 +극은 소스로 넣어지게 됩니다.)

그리고 보니 이렇게 게이트에 (-), 소스에 (+)를 걸어주니 다이오드에 PN접합에서 역방향바이어스랑 똑같은 상황이군요!

네, 맞습니다. 이렇게 연결하면 역방향바이어스가 됩니다. 그러면 공핍층이 커질 테지요.

위에 Depletion Region 이 바로 공핍층입니다. 이렇게 게이트에 전압을 점점 더 올려주게 되면 공핍층의 두께는 커지게 되어서 서로 맞붙게 됩니다.

게이트에 (+)전압이 아닌 (-)전압을 걸어주어 역방향 바이어스를 만드는 이유는 바로 이 게이트 전압제어로 인한 공핍층의 변화를 주어서 JFET의 전류를 제어하기 위함입니다.

위 그림을 보시면 공핍층이 결국 만나게 되는데요 이 두 공핍층이 만나는 것을 핀치오프라고 합니다. 그때의 드레인 전압 VD를 핀치오프 전압 VP라고 합니다.

근데 이상한게 하나있습니다. 유독 드레인쪽으로 공핍층이 몰리는 것을 볼 수 있는데요.

이것은 드레인의 (+)전압이 걸리는 N형 반도체와 게이트의 (-)전압이 걸리는 P형반도체의 역방향바이어스로 인해서 드레인쪽으로 쏠리는 현상이 일어난다고 생각하시면 됩니다.

정리하면 게이트 전압이 곧 JFET의 전류를 제어하는 것입니다. JFET은 이렇게 동작원리를 이해하시면 됩니다.

[동작해석2은 아메리카노님의 블로그 참조] http://blog.naver.com/lws8661?Redirect=Log&logNo=10151545068

오늘은 JFET의 동작원리 나머지 부분을 좀 더 이야기 해볼게요.

JFET의 동작의 중점은 게이트 전압의 변화, 즉 Vgs에 의해서 전류를 제어하는 것이었죠.

위의 그림에서 보시다시피 Vgs의 역방향 바이어스로 공핍층을 증가시켜 전류를 제어합니다.

자~ 그렇다면 JFET의 전압곡선 그래프를 한번 살펴보겠습니다.

위의 그래프를 보시면 x축은 Vds(드레인과 소스 사이의 전압), y축은 Id(드레인 전류)이고 그에 따른 Vgs 값에 따른 곡선을 나타낸 것입니다. JFET의 드레인 특성곡선이죠.

Vgs를 고정시킨 후 Vds값을 올릴 때 Id의 변화값을 살펴본 그래프라고 이해하시면 됩니다.

그러니까 드레인과 소스사이의 전류 Id는 게이트의 전압인 Vgs의 영향을 받는 것임을 알 수 있는 거죠.

어쨌든 Vgs의 상태를 한번 살펴봅시다. Vgs의 값이 커질수록 Id는 작아지는 것을 볼 수 있습니다. 앞에 (-)가 붙은 이유는 Vgs가 역방향 바이어스로 연결됐기 때문입니다.

그러다가 Vgs의 값이 –1.2V쯤에서 Id가 0이 됩니다.

Vgs의 값이 증가할수록 공핍층이 늘어나서 결국 Id의 값이 줄어드는 겁니다.

근데 이상한 점은 어느 순간 Id는 증가를 멈추고 일정하게 유지가 됩니다.

(이것을 Id가 포화가 됐다고 합니다. 핀치오프영역에 들어선거죠. 그 전까지는 공핍층은 저항역할을 하여 옴의법칙과 같은 선형성을 보여줍니다.)

 Vgs가 일정할 때 Vds를 증가시키면 분명 Id의 값은 계속 증가를 해야 되는데 말이죠.

즉, Vgs이 일정하더라도 Vds의 증가에 의해서도 공핍층이 늘어나게 된다는 겁니다.

Vds의 증가는 공핍층을 증가시켜 곧 핀치오프를 가져옵니다. 그래프에서 일정하게 유지가 되는 시점은 핀치오프 상태이며 이때의 Vd전압을 핀치오프전압이라고 합니다.

핀치오프가 된 시점에서는 Vds에서 아무리 전압을 높여주더라도 같은 양의 전류가 흐르는 것입니다.

여기서 헷갈려 하시는 분들이 있는데 Vgs의 증가에 따른 공핍층은 두께가 두꺼워져 전류를 감소시키는 것이라고 이해하시면 됩니다.

예를 한번 들어보죠. 톨게이트를 생각해보세요. 차량들이 톨게이트를 지나갑니다. 이때 좁은 톨게이트로는 차량이 일정한 양으로 지나갈 수밖에 없습니다. 아무리 차량의 수(Vds)가 증가해도 좁아진 통로에서 일정한 양(Id가 포화되는 시점)으로 유지되는 겁니다. 이해가 좀 되셨나요?

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네이버블로그의 아메리카노님이 너무 정리를 잘 해놓으셔서...달리 할말이 없다...

전력증폭기란 대신호 증폭기이다. 일반적으로 스피커나 송신 안테나에 신호 전력을 제공하기위해서 최종단에 적용된다.

그리고 실제적의미가 전력이 증폭되는것이 아니라 입력신호에 대해서 증폭해준다는 의미이다.

아래의 구분은 동작전압(바이어스 전류)를 얼마나 그리고 어떻게 거는가에 따라서 구분한것이다.

B급은 NPN과 PNP TR을 상보대칭형으로 구성하여 +신호는 NPN에서 - 신호는 PNP에서 부담하게끔 만든것으로

입력신호가 없으면 소비전류도 없습니다. 다만 이경우 입력신호가 낮은 경우 두 TR모두 OFF 상태이기 때문에

0점부근을 지날때 왜율이 발생합니다. 이를 크로스오브 왜율이라 합니다.

이를 보완하여 신호가 없을때도 약간의 아이들링 전류를 흘려줘 크로스오브 왜율을 없앤 BIAS방식이 AB급 

입니다. 오디오에 사용하는 앰프의 90%이상은 이방식을 사용합니다.

C급은 역 BIAS를 걸어줘 낮은 입력신호에서는 동작하지 않는 경우인데, 일반 AMP에서는 사용하지 않고, 진폭에 상관없는 FM 신호 증폭과 같은 RF 증폭에 주로 사용됩니다. 

1. A급 :전구간이 선형 영역에서 동작하는 증폭기의 형태

입력신호에 대해 증폭된 출력신호가 선형영역이 되도록 바이어스된 증폭기가 A급증폭기이다.

동작점이 1/2*VCC가 되게끔 한것으로 항상 콜렉터 전류가 흐르는 형태이다. 하지만 효율이 나빠서 최대효율이 약 25%미만..실제 효율은 9%미만이라서 소신호 증폭외에는 사용하지 않는다.

동작점 : 그래프의 중간이기때문에 신호가 짤리지 않는다. (최대 A급신호는 교류부하선의 중앙에 Q점이 있을때이다)

2. B급 : 입력의 반주(180도)동안만 선형으로 동작하는 형태

입력주기의 180도에 대해 직선영역에서 동작되고 나머지 180도에서 차단되도록 바이어스된 형태.

AB급은 180도보다 더 많은 영역에서 동작되는 특징을 가지고 있다.

장점 :  A급보다 주어진 입력전력의 크기보다 더욱 큰 출력전력을 얻을수 있다. (효율이 높다)

단점 : 입력파형의 충실한 재현을 위한 회로구성이 어렵다. 

         직류 베이스 전압이 0 일때 TR이 도통하려면 입력신호전압이 Vbe보다 커야 한다. 그래서 입력신호의 (+),(-)의 교번시간 간격으로 인해서 교차일그러짐이 나타난다. = 왜곡된 출력

형태 -  변압기결합형 

       - 상보형 대칭 트랜지스터 : 직류 베이스 바이어스 전압이 없다.신호전압에 의해 TR만 도통된다.

Why did distortion occur? P-N접합때문에 0.7V의 전압강하차가 발생하기 때문에.

동작점 : 그래프의 아래에 위치함

**푸시풀 : 두개의 TR이 반주기마다 번갈아가며 입력신호를 출력에서 재생산하는 AB,B급을 일컫는 말이다. **

3. C급 :입력주기에서 아주 작은 부분에서만 동작하는 증폭기의 형태 

가장 높은 효율을 얻을수 있다. 그러나 선형증폭기로는 사용하지 않는다. 왜냐하면 출력진폭이 입력에대해서 비선형적이기 때문이다. 차단점 이하에서 바이어스된다. 최대효율은 100%이다. 전력소모가 적고 출력전력이 크다.

4. AB급 : 약한 도통상태로 바이어스되는 증폭기 형태

a급 동작은 왜곡이 적은 이점이 있고, b급은 효율이 높은 이점이 있다. ab급 동작은 이들 양단의 절충형이라 볼 수 있다. q점은 차단점보다 약간 위쪽에 있어서 동작영역이 선형영역의 아래쪽 경계(왜곡되지 않는 곳)까지 미친다. 그러므로 트랜지스터는 입력파형의 50%보다 약간 더 많은 시간동안 0이 아닌 컬렉터 전류를 흘린다. 이런 바이어스상태를 ab급이라 한다. 이 증폭기 역시, 전주기 출력을 얻기 위해서는 푸시-풀 동작이 필요하지만, 직류바이어스점이 더 좋은 전력효율을 갖는 영기저전류레벨에 더 가깝다. ab급 동작의 출력신호 스윙은 a급이나 b급 그 어느 쪽도 아니다.

순수한 B지점에서 순수한 B급 증폭기에서 발견되는 교차 일그러짐을 제거했다.

트랜지스터의 세가지 접속방법에 따른 분류

1. 공통이미터 증폭기 (Common Emitter Circuit) (증폭기)

 Common의 의미는 교류신호에 대한 접지를 의미한다.

입력은 베이스로 공급이 되며 출력은 콜럭터이다. 높은 증폭률을 장점으로 한다.

-커패시터 C2와 C3는입력회로에서출력회로로신호가흐르고있는동안, 입출력이무엇이되었든간에이들로부터의직류를차단

-저항R4는출력신호가전원공급기로단락되어없어지지않도록유지

-공통이미터회로로들어오는신호는C2를통해서들어오며베이스전류IB의값을변화

-IB의작은변화는컬렉터전류IC의큰변화를야기

-이전류가저항R4를통해흐름으로써저항양단의직류전압의변화

-이중에서방해받지않는교류성분은커패시터C3를통해출력으로빠짐

CE회로는음성주파수에서초고주파까지많은증폭기의기초가되는회로

공통이미터구조는어떤조건에서도가장높은이득을제공

출력파형은입력에비해180°의위상차

2. 공통컬렉터 증폭기 = 이미터 플로워.(전압버퍼)

입력은 결합 커패시터를 통해 베이스에 공급되고 출력은 이미터이다.

CC증폭기의 전압이득은 '1'이며 주요장점은 높은 입력저항과 전류이득을 얻는것이다.

회로의 부하저항 RL이 입력에서 봤을때 커보이도록 하는 기능을 한다.

-직류바이어스는공통이미터회로와같고, 단지입력신호가베이스가아닌이미터에연결된것이다름

-R1양단에전압의변동을일으키고IB에변화를야기

-이작은전류변동의결과가R4를흐르는전류에있어서는큰변화로나타남

-이결과증폭이발생

-출력파형은입력파형과동상

신호는커패시터C1을통해들어오고, 저항R1은입력신호가접지로단락되는것을방지

바이어스는R2와R3에의해공급

커패시터C2는베이스단을신호접지로연결시켜주고, 저항R4는신호가전원공급기를통해단락되는것을방지

출력은C3를통해나감

공통베이스회로는공통이미터회로에비해다소이득이적음

일부응용분야, 특히RF 전력증폭용으로는이것이이미터공통구조보다더안정적

3. 공통베이스 증폭기 (전류버퍼)

전압이득이 크며 전류이득은 '1'이다. 입력저항이 낮기때문에 신호원의 출력저항이 매우 낮은것에 응용하는데 적절하다

입력저항은 낮으며 출력저항은 높은 형태로 입력신호를 온전히 받아서 출력신호로 온전히 보내는 기능을 한다.

-공통컬렉터회로(common collector circuit)([그림22-11])는컬렉터를신호접지로하여동작시키는것

-공통이미터회로에서와같이, 입력이베이스에인가

-신호는C2를통과하여트랜지스터의베이스로들어감

-저항R2와R3는베이스에대한정확한바이어스를제공

-저항R4는트랜지스터로흐르는전류를제한

-커패시터C3는컬렉터를신호(교류) 접지로연결

-R1을통해흐르는직류가변화하면, 이에따른직류전압의변화가이것의양단에나타남

-이전압의교류성분은C1을통해출력으로나감

-출력이이미터전류를따르므로, 이회로는때때로이미터팔로워회로(emitter follower circuit)라고불림

공통컬렉터회로의출력파형은입력파형과동상

출력임피던스가낮으면입력임피던스가높아지기때문에독특한회로

공통컬렉터회로는고임피던스를저임피던스에결합시키는회로에응용

잘설계된이미터팔로워는넓은주파수범위에서동작하고, 광대역임피던스정합변압기(broadband impedance-matching transformer)의저가용제품이됨

*다단증폭기의 목적 : 전체 전압이득을 증가시키기 위함

*결합커패시터 C1,C2는 DC적으로 입출력회로와 증폭회로를 분리시킨다. 즉 DC해석시 단락으로 보면된다.

▶ B(BIPOLAR 양극)J (JUNCTION  접합) T (TRANSISTOR 반도체소자)의 구조

3개의 영역으로 구성되어 있으며 이미터,베이스,컬렉터 라고 한다.

바이폴라라는 의미는 트랜지스터의 반송자로써 전공과 두개의 전자가 사용되었다는 것을 의미한다.

트랜지스터의 의미는 Trans-Resistor 로써, Resistor 값을 변화시킬수 있다는 뜻이다. 저항값의 변화는 단연 전류의 양을 조절할수 있다는 것이므로 트랜지스터의 의미는 전류의 양을 마음껏 조절할 수있다는 뜻이다 ^^ 혹자는 트랜지스터를 가변저항이라고도 표현합니다. 머 같은 말이겠지요 ? ^^;

▶ BJT의 기본동작

가변저항을 만져본 사람이라면 저항값을 돌리는 나사가 존재한다. 따라서 드라이버로 저항값을 이리저리 바꿀수가 있다. 그러나 트랜지스터에는 나사가 없다...대신..그것과 동일한 기능을 하는 베이스 (게이트)가 입력되는 전류값(전압값)에 따라 저항값을 조절하는 가변저항이 된다.  즉, 베이스단의 입력신호에 따라서 저항값 (전류의 양 조절가능)이 변하는 소자가 BJT인것이다.

[추가상식]

BJT는 입력전류로 조정하는 가변저항이라면 전계효과 트랜지스터 FET은 게이트 입력전압으로 조정하는 가변저항이다.

그리고 이렇게 입력단을 가지고 있으며 입력 신호의 조건에 따라서 작동및 특성으 달리하는 소자들을 "능동소자(active device)"라고 일컫는다. 그리고 반대로 고정된 작동만 하는것을 수동소자(passive device)라고 한다.

위의 그림은 npn접합 트랜지스터로써 전자와 정공의 움직임을 알아야 BJT 의 동작을 이해할수가 있다.

도핑농도 ( E > C > B) 

무겁게 도핑된 부분일수록 조밀한 전자의 흐름을 보이는데 위의 그림에서 큰 화살표에서 표시된것과 같이 BE접합에서 가장 가볍게 도핑되어서 가장 작은 영역인 p영역(베이스)으로 쉽게 확산된다. 정공은 흰색으로 표시되어있는데 베이스 영역에서 유입된 아주 적은 양의 자유전자들은 정공과 결합한다. 그리고 이것은 베이스 영역을 통하여 가전자대역의 전자로 베이스-이미터로 정공전류의 형태로 이동한다. Base Lead 부분이다. 금속부분.

그리고 금속의 베이스 리드로 들어간 정공전류는 자유전자가 되고 이것은 외부 베이스 전류가 된다. 그러나 베이스영역으로 들어간 자유전자의 대부분은 정공과 결합하지 않는데 이는 베이스 영역의 구조가 매우 얇기 때문이다. 그래서 대부분의 자유전자들은 역방향 바이어스된 BC접합으로 이동하게 되고 +전압으로 대전된 Vc로 인하여 컬렉터 영역으로 흘러 들어가게 된다. 그리고 이 자유전자들은 외부 전원으로 들어가게 되고 이것은 다시 이미터로 들어오게 된다.

이런 현상이 바로 B의 크기에 따라서 증폭이 되는 현상이다.

결과적으로 위의 그림은 전자의 흐름을 통하여 설명하였으며 실제 전류의 방향은 반대이므로 C-E의 방향으로 전류가 흐르게 된다.

그리고 베이스단의 전류의 양이 스위치 역할을 하게 되어 많은 베이스전류가 유입이되면 더 많은 CE전류가 흐르게 되는 것이다.

이 얘기는 앞서 얘기한 저항값의 변화와 매칭시켜서 생각해도 무방하다. 그리고 베이스 전류의 유입을 결정하는 것은 B-E사이의 전압을 얼마나 많이 주는가에 따라서 달라지며 이것을 통하여 C-E의 전류량을 조절할수가 있다. 그리고 베이스단으로 넣어주는 전압량(전류량)에 따라서 "포화,활성,차단"영역이 생기는데 이것은 의미는 아래와 같다

활성영역 : CE전류가 B의 작은입력에도 크게 변해주는 영역

차단영역 : B의 입력이 너무 낮아서 CE간의 전루가 흐리지 못하는 영역

포화영역 : B에 입력이 너무 높아서 CE간의 전류가 더이상 증가하지 못하는 영역

그리고 위의 3가지 영역을 이용하여 BJT를 2가지의 기능으로 사용할수가 있다.

 1) 증폭 기능 : 활성영역 사용

증폭회로는 3가지 종류가 있으며 3개의 PIN (베이스,이미터,콜렉터)중 어느핀이 접지되어있는가 따라서 나뉘어 진다.

E미터 접지회로 = 전류,전압 증폭 / 입출력은 역상   <--가장 많이 쓰는 형태

C렉터 접지회로 = 전류만 증폭 / 입출력은 동상

B이스 접지회로 = 전압만 증폭 / 입출력은 동상

 2) 스위치 기능 : 차단과 포화영역 사용 

스위치 형태는 콜렉터에 전원을 연결하고 베이스로  ON.OFF를 하는 형태

**주용용어**

-베타 : BJT의 직류 베이스전류에 대한 직류 컬렉터 전류의 비.

-포화 : BJT가 베이스 전류에 무관하고 컬렉터 전류가 최대값일때의 상태

-차단 : 트랜지스터가 도통되지 않음

▶ BJT의 바이어스 회로

앞서 이야기한것처럼 적절한 베이스전류를 흘려주지 않으면 BJT는 차단되거나 포화된다.

따라서 적절한 선형동작으로 BJT를 이끌기 위해서는 직류 동작점을 설정해야 한다. 이를 우리는 Q점이라고 부르며 입력신호는 증폭되어 Q점에서 스위하는 출력신호로 나타난다.

*직류부하선 : 포화점과 차단점을 이은 선. 동작점을 찾는 중심축. AC가 이선을 기준으로 스윙한다. Vcc와 Rc에 의해 결정됨

1. 반도체 이론

반도체물질은 다이오드, TR, IC(Integrated circuit)를 말하며 이를 이해하기 위해서는 먼저 원자의 개념에 대해서 알아야 한다.

원자의 구성은 3가지로 "양자, 전자, 중성자(덩치가 크다)"로 구분할수있으며 원자란 물질의 특성을 유지하는 가장 단위의 물질을 말한다. 사실 돌턴의 원자설에 의하여 원자란 더이상 쪼개지지 않는 물질로 정의하였지만...그건 후에..깨져버렸다..;; 바로..소립자라는 물질로..

[소립자]--------------------

물질을 세분해 가면 분자 → 원자 → 원자핵 → …으로 세분화되고 마지막에 더이상 나눌 수 없는 가장 작은 알갱이에 이르게 되는데 이를 소립자라고 한다. 소립자는 현재까지 발견된 물질을 구성하는 가장 작은 단위의 입자이다. 그리고 이러한 물질의 최소단위를 연구하는 학문을 소립자물리학이라고 한다.

원자의 크기는 1mm의 1만분의 1 정도이며, 원자핵은 1mm의 약 1조분의 1이라고 밝혀져 있다. 소립자인 전자는 원자핵의 약 1만분의 1크기이며 질량은 9.1×10-28g 소립자물리학에서는 소립자의 크기를 0으로 설정한다.

집에서 뒹굴뒹굴 놀고있는 USB나 Micro5핀 단자가 많이 있으실겁니다~

이번에는 놀고있는 케이블을 개조해서 필요한 형태로 쓰기위한 정보입니다!

1. USB 4pin 일반형태

        [Male 형태]                            [Female 형태]

Male형태는 말그대로 숫놈(?)입니다 ^^; 직사각형 모양 (12mm x 4.5mm)의 규격이며 주로 우리가 USB메모리가 저렇게 생겼지요

Female형태는 암놈(?) 입니다; 둥근 직사각형이며 (8mm x 7.2mm) 주로 케이블이나 기기에 저렇게 달렸있지요..

형태는 아래와 같이 2가지로 구분이 되며 케이블 헤드부분을 보시면 알겠지만 우리가 자주 봐왔던 형태입니다.

위에서 소개한 USB 4핀은 아래의 그림에서 첫번째 그림(A) 에 해당하며 B는 동일하지만 모양만 정사각형형태입니다.

핀번호를 참고 하시고요~ 만약 중국산이시면..직접 테스터기로 찍어보시길..추천합니다...ㅠㅠ 중국산은 꼭 이런 규격아닌경우도 있더군요...아까운 장비를 날려먹을수도 있으니..저가형 USB는 믿지마세요 ^^;

2. Micro 5pin 형태

미니 5핀의 경우는 위에서 소개해드린 USB 4핀과 동일한 기능을 가지지만 1핀이 더 존재합니다!

즉, 어떤 하나의 핀은 NC (No connected) 이거나 Gnd라는 소리지요~! 그렇지만!

이건 규격참 애매합니다잉~ 그러니깐 지금부터 딱 정해드리겠습니다! 이대로만 하는거에요! ㅎㅎ

한번 해보고 싶었습니다..ㅠㅠ ㅋㅋ

주로 핀은 아래와 같이 3가지의 형태가 존재합니다! 

     (1)              (2)              (3)

왼쪽부터 1,2,3으로 명명하겠습니다!

(1)  Pinout

X번의 경우 제조사에 따라서  4~5번 핀을 연결시켜서  ID (장치 인식 고유 신호) 로 사용하기 때문에 아래의 (2)과 모양은 같지만 

1, 2, 3, 4로만 된 케이블은 1, 2, 3, 4+5로 된 케이블과는 호환이 되지 않습니다. 반드시 찍어보시길 추천합니다.

기존 케이블2개로 (마이크로USB케이블 하나와 일반 USB확장케이블)

직접만들어보는 USB-OTG케이블 제작설명에 대해서 포스팅 추가합니다.

아래의 두 그림은 USB의 HOST와 SLAVE모드를 구분합니다. 예를들면 스마트폰과 마우스를 연결한다면,

스마트폰은 -HOST, 마우스는-SALVE가 됩니다.

[Micro USB to USB in normal(slave) mode]

[Micro USB to USB in host mode]

위의 그림을 숙지하시고 아래와 같이 진행하시면 됩니다.

1. 준비물 확인

-Generic microUSB cable  (마이크로 USB케이블)

-USB extension cord   (확장케이블)

-Soldering Iron   (솔더링 -납땜을 위하여)

-Wire Stripper / Cutter  (스트리퍼, 니퍼)

-Solder   (인두기와 땜납)

-Heat-shrink  (열수축튜브, 가열하면 쪼그라드는 튜브입니다)

[왼쪽(검) : Generic microUSB cable / 오른쪽(횐) :USB extension cable]

2. 케이블 제작

1) 확장케이블 (숫놈부분만 제거합니다)을 충분한 길이만큼 자르세요. 우린 암놈만 사용합니다.

2) USB케이블의 암놈부분을 자르세요. 이걸 이제 연결할겁니다. 이것도 충분한 길이를 남겨놓으세요

3) 다음으로 위에서 설명한 HOST와 SLAVE 모드의 그림을 참조하셔서 사용용도에 맞도록 색깔에 맞춰서 연결하세요.

  : 빨강은 빨강끼리 초록-초록, 검정-검정으로 하시면 됩니다.

    HOST모드의 경우 4,5번 핀은 서로 땜질을 하시든 꼬으시든 연결해주세요. 

    그리고 쇼트를 방지하기위하여 수축튜브를 사용하시는 권장합니다. 그냥 테이핑 하셔도 됩니다.

[마이크로 USB 헤더를 열어본 사진입니다]

[4번 5번 핀을 서로 쇼트(연결) 시키는 사진입니다]

[마이크로USB(숫놈)와 일반(확장케이블) USB (암놈)를 연결한 사진]

제작은 위의 방법을 따르시면 됩니다.

그리고 참고로 아래의 그림은 Micro USB type A,B 핀배열사진 입니다.

보시는대로 소켓형태만 다를 뿐, 내부의 핀 배치는 동일합니다.

*출처 :

http://www.yogaretnam.com/gadgets/make-your-own-usb-otg-cable/#reply