1. 트랜지스터 (Transistor)
ㅇ Bardeen, Bratten 및 Shockley 가 발명한 반도체가 재료가 된 고체 능동 소자
- 1947년 공동 발명
- 1955년 최초의 반도체회사 쇼클리 반도체연구소 설립 (실리콘벨리 탄생 기여)
- 1956년 노벨상 공동 수상
- 1959년 상업적 제작 시작
2. 트랜지스터의 특징
ㅇ 통상 3-단자로 구성된 능동소자
- 마치 2-단자 저항 처럼 동작하며, 저항을 쉽게 바꿀 수 있다고 하여,
. `Transfer-Resistor(전달저항)` 또는 `Current-transferring Resistor`
또는 `Trans-resistor` 라는 말을 줄여
. 그냥 Transistor 라고 말함
ㅇ 입력으로 출력의 제어
- 증폭 이득 제어(gain controlled), 제어된 전원(controlled source) 역할
- 한 포트가 다른 포트의 흐름을 조절 (3 단자 2 포트)
- 주로, 전압제어전류원(트랜스컨덕턴스)으로 동작하는 3단자 소자
. 입력 단자의 전압에 의해 출력 단자의 전류를 제어함
. 전압제어 전류원은, 부하 저항과 함께 사용되어, 전압 증폭기를 구성할 수 있음 ☞ 증폭회로
. 전압 이득, 전류 이득, 전력 이득 모두 가능
ㅇ 신호에 비해 `높은 입력 저항`을 갖음
- 따라서, `작은 입력 전력 소모`
ㅇ 부하에 비해 `낮은 출력 저항`을 갖음
- 따라서, 부하측으로 `많은 전류 공급 가능`
ㅇ 응용
- 크게, 아날로그 `증폭기` 및 디지털 `스위치`로 동작되게 설계됨
3. 트랜지스터의 종류
ㅇ 쌍극성 트랜지스터
- BJT (Bipolar Junction Transistor, 쌍극 접합 트랜지스터)
. 전자,정공 2개 형의 전하 모두가 동작에 참여함
. 주로, 전류에 의해 제어되는 전류 제어형 소자(Current-controlled device)라고 일컬어짐
.. 베이스 전류에 의해 출력 전류 특성이 제어됨(I = βI) ☞ BJT 전류이득 참조
.. 관례적으로, BJT는 전류에 의해 그 동작이 많이 기술되어왔음
. 비대칭적 구조 즉, 이미터,컬렉터가 대칭적이지 않으므로, 서로 바꾸어 배치하면 안됨
ㅇ 단극성 트랜지스터
- FET (Field Effect Transistor, 전계효과 트랜지스터)
. 전자,정공 중 단지 1개 형의 전하 만에 의한 동작을 함
. 주로, 전압에 의해 제어되는 전압 제어형 소자 (Voltage-controlled device)라고 일컬어짐
.. 게이트 전압에 의해 다수캐리어의 전류 흐름을 제어
. 특징
.. 제조가 쉽고, BJT 보다 조밀하게 제조 가능
.. 온도 유지 특성이 좋으며, 크기가 더 작음
.. 소스,드레인이 대칭적이어서, 서로 바꿀 수 있음
. 구분
.. JFET
.. MOSFET : 공핍형 MOSFET, 증가형 MOSFET, CMOS
※ BJT 및 MOSFET 비교
- BJT는 가혹한 환경 하에서도 신뢰성 높음
. 높은 주파수에서도 동작 특성 우수, 높은 전류 구동 능력 등
- MOSFET는 집적도가 월등히 높음
- BJT 및 MOSFET의 결합 => BiCMOS
4. 트랜지스터 종류별 동작의 구분
ㅇ BJT 동작모드
- `활성영역` : `증폭기` 역할
. 활성영역 내 직류 바이어스되고, 전압제어전류원(트랜스컨덕턴스) 동작 : i = g v
. 지수 관계 : iC = IS evBE/VT
- `포화영역 (ON)` 및 `차단영역 (OFF)` : `스위치` 역할
ㅇ MOSFET 동작모드
- `활성영역/포화영역` : `증폭기` 역할
. 활성영역 내 직류 바이어스되고, 전압제어전류원(트랜스컨덕턴스) 동작 : i = g v
. 제곱 법칙 관계 : iD = 1/2 kn (vGS - Vth)2
- `선형영역 (ON)` 및 `차단영역 (OFF)` : `스위치` 역할
5. [참고사항]
ㅇ 트랜지스터 단자별 등가회로 모델화 ☞ BJT 등가회로, MOSFET 등가회로, h 파라미터 등 참조