트랜지스터(Transistor)

트랜지스터

트랜지스터는 밸브와 같은 역할을 하는 소자라고 이해하시면 됩니다.

동작은 아래그림을 보면
Collector(콜렉터)는 물이 들어가는 입구 입니다.
Emitter(에미터)는 물이 나오는 출구 입니다.
Base(베이스)는 밸브 꼭지입니다.

Base에 밸브를 열면 Collector에 있는 물이  Emittor로 나오게 됩니다.
이것이 트랜지스터 입니다.

Base와  Emitter에 흐르는 전류에 의해 밸브가 열리거나 닫히게 되고
밸브가 닫히면 Collector로 들어온 물(전류)이 Output으로 많이 흐르게 되고
밸브가 열리면 Collector로 들어온 물(전류)이 Emitter로 많이 흐르기 때문에 Output으로 적은 물(전류)이 흐르게 됩니다.
밸브 꼭지를 조금만 돌려도 밸브가 많이 열린다면 증폭률이 좋은 Transistor가 됩니다.

트랜지스터의 는 크게 2가지 역할을 합니다.
1. 증폭기능
2. 스위치 기능

Amplifier

오른쪽 그림을 보시면 E1 전압에 작은 e라는 신호를 주게 되면 E2전압을 통해 E로 전압이 출력됩니다.
Base로 낮은 신호가 들어오면 밸브는 잠겨서 E로 높은 전압이 나오게 되겠지요
Base로 높은 신호가 들어오면 밸브는 열려서 E로 낮은 전압이 나오게 됩니다.
결국 들어오는 신호와 나오는 신호는 반대로 증폭이 되어 나오게 됩니다.

증폭기능은 Base로 들어가는 작은 입력신호를 Collect단에서는 크게 출력하는것입니다.
최대 E2 전압까지 증폭을 할 수 있습니다.
보통신호는 sin 파와 같이 표시를 많이 하는데 기준점을 기준으로 해서 위 아래로 요동치는 신호입니다.
일반적으로 전원은 5V를 많이 사용합니다.
따라서 2.5V 정도를 기준으로 잡고 위 아래로 요동치는 신호를 만들수가 있겠지요
위에서 E1전압은 기준전압을 만들어주는것입니다.또는 저항을 통해 기준전압을 만들어 줄 수 있습니다.
Base 바이어스(기준전압)전압은 Transistor에 따라 바뀌어 질수 있습니다.
바이어스라는것은 밸브를 반쯤 열어 놓은것 같은 의미가 되겠네요

NPN Type의 경우는 Base 에서 Emitter로 흐르는 전류가 증가하게 되면 밸브가 열리게 됩니다.
Input 신호와 Output 신호가 반대 방향으로 증폭되어 출력됩니다.

PNP Type의 경우는 Emitter 에서 Base 로 흐르는 전류가 증가하게 되면 밸브가 열리게 됩니다.
이해를 돕기 위해 Input 신호는 반대로 표기하였습니다.
Input 신호와 Output 신호가 같은 방향으로 증폭되어 출력됩니다.

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Switch

Transistor는  3가지 동작영역이 있습니다.

밸브가 잠겨 있을때 밸브를 열면 돌아는 가지만 물이 나오지 않는 상태가 있습니다.
Transistor에서는 이것을 Cut-off 라고 합니다.
밸브가 좀더 열리면 밸브가 열리는 만큼 물이  조절되는 상태가 있습니다.
Transistor에서는 이것을 Active Region 활성영역이라고 합니다.
밸브를 좀더 많이 열면 밸브는 돌아가지만 최대로 열려있어 물의 양이 조절되지 않는 상태가 있습니다.
Transistor에서는 이것을 Saturation (포화) 이라고 이야기 합니다.

Active Region은 결국 증폭기로서 동작하는 영역이 됩니다.
Cut-off는  밸브가 완전히 닫혀있는 상태가 되고 Saturation은 밸브가 완전히 열려 있는상태가
되는데 이것을 응용한것이 Switch 입니다.
3가지의 동작은 Base에서 Emitter로 흐르는 전류에 의해서 결정되어지는데 앞서말한
Bias(기준전압)값이 중요한 이유입니다.

위의 그림에서 왼쪽은 Saturation을  나타낸 그림이고 오른쪽은 Cut-off를 나타낸 그림입니다.
두개를 합쳐놓은 아래 그림은 Switch 로 동작하는 회로 입니다.