BJT의 동작원리와 특징 및 활용 - ①

Transistor는 크게 BJT와 FET로 나눌 수 있다.

하지만 우리가 업무중에 'transistor'라고 하면 거의 BJT를 지칭하며 'FET'라고 하면 MOSFET이나
JFET등을 지칭한다.

이번 포스트에선 BJT를 한 개 선정하여 특성을 살펴보고 다음 포스트에선 선정된 BJT로 어떻게 회로를
설계해야 하는지 알아볼 것이다.

☞ BJT의 동작원리와 특징 및 활용 - ②

☞ BJT의 동작원리와 특징 및 활용 - ③

참고로 MOSFET에 대한 내용은 이전 포스트를 참고하자.
☞ MOSFET의 동작원리와 특징 및 활용 - ①

☞ MOSFET의 동작원리와 특징 및 활용 - ②

1.TRANSISTOR의 종류
TRANSISTOR의 가계도를 보기 좋게 도식으로 표현 해 보면 다음과 같다.

우리는 TRANSISTOR -> BIPOLAR -> NPN BJT에 속하는 부품을 선정하여 특성을 살펴보고 회로 설계를
진행할 것이다.

2. 2N3904의 개요
본 포스트의 진행을 위해 선정한 BJT는 FAIRCHILD社의 General purpose NPN BJT인 2N3904이다.

2N3904에 대해 알아보자.

위의 그림을 보면 동일한 부품이 package에 따라서 part name이 2N3904, MMBT3904, PZT3904라고
다르게 붙어있다.

SOT-23 packag인 MMBT3904의 경우엔 매우 작기 때문에 부품에 MMBT3904라고 쓸 자리가 없어서
'1A'라고 marking을 했다고도 나와있다.

같은 부품을 여러 package로 출시하는 이유는 부품의 크기와 소비 전력을 차별화 하기 위함이다.
아래 표에서 볼 수 있듯이 덩치가 가장 큰 SOT-223 package인 PZT3904의 경우 소비전력이 가장 높음을
알 수 있다.

3. 2N3904의 특성
2N3904의 datasheet를 살펴보자.
이 부품이 어떤 특성을 가지고 있는지 파악해서 설계시 참고하기 위함이다.

  3.1 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS

    VCEO가 40V까지고 VCBO가 60V까지므로 설계시 이 범위를 넘지 않도록 주의해야 한다.
   VEBO는 6V까지므로 TTL level이상으로 bias하는것은 위험하다.

  3.2 ON CHARACTERISTICS

    맨 아래의 VBE는 Base-Emitter Saturation Voltage인데 Base와 Emitter간에 얼마의 전압이 걸려야
    2N3904가 ON이 되는지를 나타낸 것이다.
    위의 표에서 보듯이 VBE가 최소 0.65V가 입력되어야 2N3904가 ON이 됨을 알 수 있다.

    맨 위의 hFE는 collector의 전류와 base의 전류 비로서 전류 증폭률(β)이라고 한다.
    전류 증폭률(β) = IC/IB 이며 IB에 흐르는 전류에 비해서 얼마나 증폭된 전류가 IC에 흐르는가를
    의미한다.

    
    위의 표에서 IC=10mA, VCE=1.0V 일 때 hFE는 최대 300 이라고 되어 있는데 이 의미는 
    Base에 33uA를 넣어주면 collector에서 emitter로 IB의 300배인 10mA가 흐른다는 의미이다.

    hFE와 관련하여 2N3904의 typical characteristics를 살펴보면 위의 표와 VCE조건이 다르긴 하지만

    IC=10mA일 때 붉은색의 hFE는 250 정도이고 IC=100mA일 땐 hFE가 150 정도임을 알 수 있다.
    즉 조건만 잘 맞추면 2N3904는 전류 증폭률을 몇 십에서 250 또는 300까지 만들수 있다는 뜻이된다.

이로써 BJT의 특성에 대한 검토를 마치며 다음 포스트에선 BJT를 이용하여 회로를 어떻게 설계 할
것인가에 대해 살펴보기로 한다.