BJT 전류, BJT 전류 관계

(2021-10-07)

이미터 전류, 컬렉터 전류, 베이스 전류


1. BJT 전류 

  ㅇ  IE = IC + IB  (by KCL)
      

  ※ [참고] 
     - 활성영역에서 만, `전류` 및 `전압` 모두가 의미 있음
     - 차단영역,포화영역 하에서는, 전류는 별 의미 없고, `전압` 만 의미 있음


2. 활성영역에서, BJT 단자별 전류 

  ※ 주로, 컬렉터 단자 전류와 타 단자 간의 관계에 관심을 갖음
     - 즉, 베이스 이미터 전압(VBE),이미터 전류(IE),베이스 전류(IB) 간의 관계

  ㅇ 컬렉터 전류  
     -  IC = Is [ exp(vBE/VT) - 1 ] ≒ Is exp(vBE/VT)
        . 여기서, exp(vBE/VT) >> 1로 가정
        . VT열전압쇼클리 다이오드 방정식 참조

     -  IC = βIBBJT 전류 증폭률 참조
        . β : 직류 베타 (공통 이미터 전류 이득)
           .. 베이스 전류에 대한 컬렉터 전류증폭 정도를 나타냄
           .. β≒ 50~200 정도, 
        . 베이스 전류는, 대단히 작음 (컬렉터 전류의 1~2% 이하)

     -  IC = αIE
        . α : 직류 알파 (공통 베이스 전류 이득) 
           .. 이미터 전류에 대한 컬렉터 전류증폭 정도를 나타내나, 거의 1에 가까움

     - 컬렉터 전류 특성 곡선 例)
         

  ㅇ 베이스 전류
     -  IB = (1/β) IC = (1/β) Is exp(vBE/VT)

  ㅇ 이미터 전류
     -  IE = IC + IB = (1 + 1/β) IC = (1+β)/β IC = (1/α) IC = (1/α) Is exp(vBE/VT)
        . 여기서, IC = αIE, α는 공통 베이스 전류 이득
           .. α≒1 (0.95~0.99)  즉, 컬렉터 및 이미터 전류는 거의 같음 (거의 이득 제공 안함)

  ㅇ BJT 전류 이득(α,β) 간의 관계                                      ☞ BJT 전류 증폭률 참조
     -  α = β/(1+β),  β = α/(1-α)


3. 활성영역에서, BJT 단자별 동작의 요약

  ㅇ 컬렉터 측
     - vBE는 지수적인 관계를 갖고 iC를 흐르게 함
     - vCB가 역 바이어스인 한, iC는 컬렉터 전압에 영향 받지 않음
     - 따라서, 활성모드에서 컬렉터 단자는 이상적인 정전류원으로 동작

  ㅇ 베이스 측
     - iB는 컬렉터 전류의 (1/β)배 (즉, iC = βiB) 

  ㅇ 이미터 측
     - 이미터 전류는, 베이스 및 컬렉터 전류의 합 (즉, iE = iC + iB)
     - 이미터 전류는, 컬렉터 전류 보다 약간 작음 (즉, iE ≒ iC)


4. 활성영역에서, 대신호 등가회로 모델

     증폭 응용
     - 전압제어전류원(트랜스컨덕턴스)으로 동작하는 3단자 소자 특성으로부터,
     - 베이스-이미터 전압 제어에 의해, 컬렉터 전류의 조절이 가능하며,
     - 이를 통해 증폭 등에 이용할 수 있음                         ☞ 증폭기 참조



Copyrightⓒ written by 차재복 (Cha Jae Bok)
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