1. BJT 물리적 구조
ㅇ 3개의 반도체 영역이 순차적으로 접합된 구조
- 이미터(Emitter, E) – 베이스(Base, B) – 컬렉터(Collector, C)의 3층 구조
ㅇ 두 가지 극성 배열이 존재함
- npn형 : n형(이미터) - p형(베이스) - n형(컬렉터)
- pnp형 : p형(이미터) - n형(베이스) - p형(컬렉터)
ㅇ 두 개의 pn 접합으로 구성됨
- 이미터-베이스 접합 (E-B Junction)
- 베이스-컬렉터 접합 (B-C Junction)
2. 비 대칭적 구조에 따른 소수 캐리어 흐름
ㅇ 각 영역별 도핑 농도 및 폭이 비 대칭적으로 설계됨
- 이미터 : 고 농도로 도핑됨 (캐리어를 충분히 공급하기 위함)
- 베이스 : 저 농도로 도핑되고, 폭이 매우 얇음 (소수 캐리어 확산 거리보다 짧게 설계)
- 컬렉터 : 이미터 보다 낮은 농도로 도핑되나, 면적은 가장 넓게 설계됨 (발열 및 전류 수용 목적)
ㅇ 이러한 비대칭 구조(이미터 고 농도, 베이스 박막화)가,
- 활성모드에서, 이미터로부터 베이스로 주입된 소수 캐리어 대부분이,
- 재결합 없이 컬렉터까지 도달하게 하는 물리적 근거가 됨
3. 활성모드 하의 캐리어 흐름 및 전류 제어 관계
ㅇ (고 농도 도핑된 전자를 갖는) 이미터 전하 대부분이 컬렉터까지 흘러가게 됨
- 이미터에서 베이스로 주입된 전자들은,
. 순 바이어스된 이미터-베이스(E-B) 접합을 넘어감
- 베이스 내 과잉 전자들은,
. 베이스 영역에서 크게 확산되고, (확산 전류가 큼)
. 매우 작은 일부 만 재결합됨
- 따라서, 그 농도가 거의 선형적으로 큰 경사를 갖고 감소함
- 베이스 폭이 소수 캐리어 확산 거리에 비해 작음으로 인해,
. 베이스-컬렉터 접합 부근에서, 곧바로 컬렉터로 휩쓸려, 농도가 0 이 되며,
. 베이스-컬렉터(B-C) 접합이 역 바이어스되었음에도 불구하고,
. 컬렉터 측 양(+) 전압에 끌려서 컬렉터까지 흘러들어감
- 결국, 컬렉터 전류 IC가,
. (C-B ) -> (B-E) 접합을 통해서 흐르게 됨
ㅇ 이에따라, 소수 캐리어에 의해 전류가 제어됨