트랜지스터

[그림] 트랜지스터

 

트랜지스터는 전기 신호를 증폭할 수 있는 스위치로 쓰인다. 과거에는 신호를 증폭시키기 위해서 진공관을  사용하였는데, 트랜지스터는 진공관의 원리를 빌려와 반도체 기반으로 재 구성한 것이다. 트랜지스터의 성공과 함께 진공관으로 만들어진 전자장비는 대부분 모습을 감추게 되었다.

 

1. PNP Transistor

PNP형 트랜지스터는 PN 다이오드의 뒤에 P형 반도체를 하나 더 추가한 모양으로 이해할 수 있다. 

 

[그림] PNP 트랜지스터 (1)

 

E는 Emitter, B는 Base, C는 Collector이다. PNP 트랜지스터를 사용하면 Base쪽으로 매우 약한 전류만 흐르게 해도 Emitter쪽에서 Collector쪽으로 매우 강한 전류를 보낼 수 있다. 그러면 어떻게 트랜지스터가 동작할까?

 

[그림] PNP 트랜지스터 (2)

 

위의 그림처럼 Base와 Collector 사이에는 매우 강력한 역방향 전압 (Reverse Bias)가 걸려있다. 때문에 평상시에는 Collector로 전류가 흐르지 않는다. 이 때 Base와 Emitter사이에 약간의 순방향 전압 (Forward Bias)을 걸면 Emitter쪽에 있던 정공들이 N형 반도체를 통과하는데, 반대편 Collector쪽에서 매우 강한 음극으로 끌어주고 있기 때문에 엄청나게 빠른 속도로 PN 접합면을 넘어서게 된다. 전류는 정공/전자가 흐르는 속도를 의미하므로 엄청나게 높은 전류가 P형 반도체에서 N형 반도체를 넘어가면서 신호가 증폭된다. 정공이 Collcector 방향으로 흐른다는 것은 전자가 Collector 방향을 피한다는 것과 같고, 전류의 방향과 전자의 방향은 반대이기 때문에 입력한 것보다 훨씬 강한, 증폭된 전류가 Collector 방향으로 흐르게 된다.

 

2. NPN Transistor

 

[그림] NPN 트랜지스터 (1)

 

NPN 트랜지스터를 사용하면 Base쪽으로 매우 약한 전류만 흐르게 해도 Collector쪽으로 매우 강력한 전류를 보낼 수 있다. 

 

[그림] NPN 트랜지스터 (2)

 

PNP 트랜지스터와 원리는 비슷하다. Base와 Collcetor 사이에 매우 강한 역방향 전압 (Reverse Bias)가 걸려있지만 평상시에는 전류가 흐르지 않는다. 이 때 Emitter와 Base 사이에 약간의 순방향 전압 (Forward Bias)를 걸면 Emitter 방향의 전자들이 P형 반도체를 넘어서는데 반대편 Collcetor 쪽에서 매우 강한 양극으로 끌어 당기고 있기 때문에 굉장히 빠른 속도로 NP Junction접합면을 넘어서게 된다. 전자가 Emitter에서 Collector 방향으로 넘어가는데 전류의 방향은 전자의 방향과 반대이므로 Collector 방향에서 Emitter 방향으로 매우 강한 전류가 흘러가게 된다.

 

3. 회로도 기호

 

[그림] 트랜지스터의 회로도 기호

 

트랜지스터의 회로도 기호는 다음과 같다. PNP형은 Emitter쪽에서 Collector쪽으로 전류가 흘러가고, NPN형은 Collector쪽에서 Emitter쪽으로 전류가 흘러간다는 것을 화살표를 사용하여 표현하였다.

 

4. Reference