1. 바이어스(Bias) 이란?
ㅇ [ 전자회로 ] 바이어스 (직류 공급, dc Bias)
- 전자회로의 동작 기준점/동작 레벨을 정하기 위해, 외부에서 직류 전압/전류를 인가하는 것
. 전자회로가 동작점 주위에서 적절히 동작되도록, dc 전원을 공급하는 것
ㅇ [ 통계이론 ] 치우침
- `추정량의 기대값`이 `실제 모수 값`과 차이가 남 ☞ 불편의성 참조
2. [전자회로] 바이어스 목적 : 직류 동작점(Q점)의 설정
ㅇ 먼저, 트랜지스터가 증폭기나 스위치로 제대로 기능하기 위해서는,
- DC 회로 조건을 올바르게 설정되어야 함
. 이를위한, 다양한 바이어스 방법이 가능 ☞ 아래 3.항 참조
ㅇ 주로, 증폭기로 동작시키기 위해서는,
- 비선형 소자(트랜지스터 등)의 비 선형적 동작 중 선형 구간에 위치시켜야 함
. 출력 신호 변동을 교류 입력 신호의 응답 범위 내로 동작시켜, 선형 증폭을 하는 등
* [참고] 활성영역(Active Region) ☞ BJT 활성영역, MOSFET 활성영역 참조
ㅇ 결국, 바이어스는, 전자회로의 직류적 동작을 보장하기 위함임
- 만일, 트랜지스터 교체와 온도 변화 등이 있더라도
- 직류 전압으로 직류 동작점인 Q 점(Quiescent Point)을 일정하게 유지시키는 것
3. [전자회로] 바이어싱 방법
ㅇ 다이오드 바이어싱
* 다이오드가, 한 방향으로 만 전류가 흐르도록 함
- 순방향 바이어스 (Forward Bias)
. 다이오드 양단에 직류 전압을 인가시켜, pn 접합을 통해 전류가 흐르게 하는 것
- 역방향 바이어스 (Reverse Bias)
. 다이오드 양단의 pn 접합을 통해 전류가 못흐르도록, 직류 전압을 반대 방향으로 인가 함
ㅇ BJT 증폭회로 바이어싱
* BJT가, 순방향 활성영역에서 만 동작하도록, 동작점(Q점)을 설정하는 것
- 설계 상의 고려점
. 컬렉터에 일정 직류 전류를 공급 (계산 및 예측이 충분히 가능해야 함)
. 온도 변화나 직류 베타 또는 교류 베타(β) 변화에 민감하지 않도록 함
. 최대 출력 스윙 보장
- 주요 바이어싱 방법 ☞ 바이어스 회로(BJT) 참조
. 전압분배 바이어스 회로 방법
. 2개 전원공급기 사용 방법
. 컬렉터 베이스 귀환 저항기 사용 방법 등
ㅇ MOSFET 증폭회로 바이어싱
* MOSFET가, 활성영역에서 동작하도록, 동작점(Q점)을 설정하는 것
- 설계 상의 고려점
. 드레인에 일정 직류 전류를 공급 해야 함
.. 이때, 계산 및 예측이 충분히 가능해야 함
. 활성영역(포화영역) 내 동작 보장
- 주요 바이어싱 방법
. VGS를 고정하는 방법
. VGS를 고정하고 소스에 저항을 연결하는 방법
. 드레인 게이트 귀환 저항기를 사용하는 방법 등
ㅇ 집적회로 바이어싱
- 설계 상의 고려점
. 칩 내 많은 증폭 요소에 공급하기 위하여,
. 일정한 기준 전류를 한 장소에서 발생시키고,
. 이를 다양한 위치에 복제하는 전류 조정(Current Steering) 방법을 사용함
- 주요 바이어싱 방법
. 정전류원(전류미러) 사용
4. [전자회로] 역방향 바이어스 (Reverse Bias)
ㅇ 비선형 특성을 갖는 전자회로 소자(다이오드,트랜지스터 등)의 특정 단자들 간에,
- 전류가 흐르지 않게, 차단(cut off, 개방회로 처럼) 영역에 머무르도록, 바이어스를 주는 것
. 통상, pn 접합에서 역방향 전압을 주는 것
※ [참고] ☞ 역방향 누설전류 참조
- 역방향 바이어스 하에, 소수캐리어에 의해 흐르는 약간의 누설전류