접합 다이오드(BJT) 개념

Switch a Stronger Current Using a Weaker One

트랜지스터는 전류를 흐르게 하거나 차단시키는 스위치 기능과 동시에 작은 전류로 더 큰 전류를 흐르게 하는 증폭기능도 가지고 있습니다.


아래 그림은 BJT 트랜스지터 심볼과 2N3904 제품의 사진입니다.

위 사진에서 확인할 수 있듯이 트랜지스터는 3개의 핀을 가지고 있으며, 핀의 역할은 아래와 같습니다.

• 콜랙터(collector) : 제어할 주 전류가 들어오는 곳입니다.

• 베이스(base) : 제어선이 연결되는 곳입니다.

• 에미터(emitter) : 주 전류가 나가는 곳입니다.

콜렉터-에미터 사이에 흐르는 전류는, 상대적으로 훨씬 적은 베이스-에미터 간 전류에 의해 제어가 됩니다. 콜렉터에 흐르는 전류를 베이스에 흐르는 전류로 나눈 값을 current gain이라 하며, 일반적으로 100~400 사이의 값을 가집니다. current gain이 100이고 베이스-에미터 사이에 흐르는 전류가 1mA라면 콜렉터-에미터 사이에 100mA까지 흐를수 있다는 의미입니다.


아래 그림은 NPN 타입 트랜지스터를 이용한 스위치를 나타낸 회로입니다.

푸시버튼을 누르면 LED가 켜지게 되어 있습니다. 베이스-에미터 사이 전류가 흐르기 위해서 필요한 전압이 있고 해당 값만큼 전압강하가 존재합니다. 여기서는 0.6V라고 가정해 보겠습니다. 그러면, 저항 R1에 흐르는 전류는 아래와 같이 계산할 수 있습니다. 

LED에 흐르는 전류를 계산해 봅시다. LED는 임계전압값을 가지고 해당 값만큼 전압강하가 발생합니다. 여기서는 1.8V라 가정해 보겠습니다. 그러면, R2에 걸리는 전류는 아래와 같이 계산할 수 있습니다.

트랜지스터의 베이스에 임계전압(위 예에서 0.6V) 이상의 전압이 인가되면 저항의 거의 없는 상태가 되므로 과전류로 인한 트랜지스터 손상이 발생할 수 있습니다. 따라서 R1 저항을 직렬로 연결하여 베이스-에미터에 흐르는 전류의 양을 제한하는 것입니다.

지금까지는 BJT 트랜지스터의 두가지 형식 중 NPN타입을 기준으로 설명하였습니다. NPN 외에 PNP 타입도 있는데, 트랜지스터 핀에 연결되는 전압의 종류가 다릅니다. 아래 그림은 PNP타입의 트랜지스터로 구현한 동일한 기능의 회로입니다.

끝.

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