트랜지스터란?

트랜지스터란?

트랜지스터는 스위칭 및 신호 증폭 기능을 수행하는 반도체 소자이다. 전자 회로에서 매우 핵심적인 역할을 하며, 집적회로(IC)의 기본 단위이기도 하다.

트랜지스터의 종류

• BJT (Bipolar Junction Transistor): 전류로 동작하며, PNP형과 NPN형이 존재한다.
• FET (Field Effect Transistor): 전압으로 동작하며, 전계 효과를 이용해 전류를 제어한다.

- BJT의 특징

• 전자와 정공이 모두 관여하는 전류 제어형 소자이다.
• 증폭 기능에 주로 사용된다.
• 물리적인 접합(P-N 접합)을 통해 구성되며, PNP 또는 NPN의 구조로 나뉜다.

- FET의 특징

• 전계 효과를 이용한 전압 제어형 소자이다.
• 입력 저항이 매우 높으며, 전력 소모가 적다.
• CMOS 등 고밀도 집적 회로에서 널리 사용된다.

BJT의 동작 원리 (예: PNP형)

BJT는 Emitter, Base, Collector라는 세 개의 단자로 구성되어 있으며, 각 단자 간의 P-N 접합 상태에 따라 전류의 흐름을 제어한다.

• PNP형의 경우, Emitter-Base 접합은 순방향, Base-Collector 접합은 역방향으로 전압이 인가된다.
• Emitter에서 다량의 정공(Hole)이 Base로 주입되며, 일부는 Base의 전자와 재결합하지만 대부분은 Collector로 확산된다.
• 이러한 구조는 고농도 도핑된 Emitter와 저농도 도핑된 얇은 Base로 구성되어야 효율적이다.

이 과정에서 발생하는 과잉 소수 캐리어(정공)의 농도는 직선이 아닌 곡선 분포를 가지며, 전류는 Emitter → Collector 방향으로 흐르게 된다.

BJT의 동작 모드

• Active Mode (능동 모드): Emitter-Base는 순방향, Base-Collector는 역방향이다. 주로 증폭용으로 사용된다.
• Cut-off Mode (차단 모드): Emitter-Base 접합에 역방향 전압이 걸리기 때문에 전류가 흐르지 않는다. (스위치 OFF)
• Saturation Mode (포화 모드): 두 접합이 모두 순방향이며, Collector와 Base 간에도 정공이 주입된다. 이로 인해 전류가 포화되며, V_CE 전압이 0.1~0.2V로 낮아진다. (스위치 ON)

보충 설명

• 트랜지스터는 증폭기 외에도 스위칭 회로, 디지털 회로, 센서 회로 등 다양한 곳에서 활용된다.
• FET는 JFET, MOSFET으로 나뉘며, 특히 MOSFET은 현대 디지털 회로에서 핵심 소자이다.