트랜지스터에 대한 생각 - 물리학2 마이너 갤러리

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2019-03-11

[칼럼] 트랜지스터에 대한 생각

액시온

2021.10.10 17:06:26

조회 6613 추천 42 댓글 15

트랜지스터는 그냥 답이 없음

애초에 이걸 고등학교 교육과정에 넣을 생각을 한 사람에게 뭔 생각인지 물어보고 싶음

--------------------------------------

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결국 6평 문제와 같이 이런 전압 분배 바이어스 회로를 어떻게 해석할 건지에 대한 문제이고, 가장 큰 화두는

'베이스와 이미터 사이의 전압'을 어떻게 볼지라고 할 수 있음

ㄷ번을 풀 때 풀이의 사고방식이 다음과 같은 건 자명함

가변 저항의 저항값 증가 → 베이스 전위 높아짐 → 이미터 전위 높아짐 → 이미터 전류 증가 → 컬렉터 전류 증가

그런데 여기서 2번째와 3번째 단계 사이에서 베이스와 이미터 사이의 전압이 일정하든, 증가하든 답은 똑같음

하지만 그래서 이게 증가를 하는거냐 일정한거냐라는 질문은 나올 수 밖에 없고, 여러 사설 문제나 해당 문제의 해설지로 이 주제가 출제되면 말이 다 다름

덕분에 물2갤에 많이 올라오는 질문 중 하나가 된듯

결국 교육과정의 문제인데, 물리학1에서 다이오드를 겉핡기식으로 배워서 생긴 문제

이상적인 다이오드는 역전압이면 저항이 무한대이고 순전압이면 저항이 0임 즉, 역전압이면 다이오드를 통과한 전류는 0이고 순전압이면 그대로 다 통과함

하지만 실제 다이오드는 당연히 이러지 않고 순전압이면 다이오드에 걸린 전압과 다이오드를 통과한 전류가 지수함수의 꼴을 가짐

이걸 Shockley Diode Equation이라고 함

${displaystyle I=I_{mathrm {S} }left(e^{rac {V_{ ext{D}}}{nV_{ ext{T}}}}-1 ight)}$ - 정확히는 이렇게 생김

--------------------

이제 트랜지스터로 돌아오면 트랜지스터 역시 당연하게도 이상적인 트랜지스터인지, 실제 트랜지스터인지에 따라 이게 다르게 됨

(1) 이상적인 트랜지스터의 경우

7cf3da36e2f206a26d81f6e74383706d

순방향 다이오드를 이상적인 다이오드로 생각함

이경우 활성 영역에서 특성 곡선은 상수임

이러한 경우 베이스와 이미터 사이의 전압은 일정하고(보통 0.7V), 전류 증폭률 역시 일정함(보통 100정도)

(2) 실제 트랜지스터

7ff3d72fe3f206a26d81f6e446847d6e

순방향 다이오드를 Shockley equation을 따르는실제 다이오드로 생각함

이경우 활성 영역에서 특성 곡선은 상수가 아님

이러한 경우 활성영역에서 베이스와 이미터 사이의 전압은 일정하지 않으며, 전류 증폭률 역시 일정하지 않음

--------------------

따라서 6평 문제로 돌아오면, 6평의 경우 전류 증폭률이 일정하므로

가변 저항의 저항값 증가 → 베이스 전위 높아짐 → '전류 증폭률이 일정한 트랜지스터이므로 베이스와 이미터 사이의 전압은 일정하고, 따라서 이미터 전위 역시 증가한다' → 이미터 전위 높아짐 → 이미터 전류 증가 → 컬렉터 전류 증가

라고 봐야한다고 생각함

--------------------

교육과정이 너무 개판이라 사실 트랜지스터를 뭘 어떻게 출제하겠다는 건지 잘 모르겠음

어렵게 정량적으로 낸다면 베이스와 이미터 사이의 전압과 전류 증폭률 및 베이스 전류에 대한 조건을 발문에 다 줘야만 한다고 봄

고정닉 8

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