BJT(Bipolar Juntion Transistor), 바이폴라 트랜지스터 기초 및 동작원리 + 에너지띠

 

 

 

▶ BJT 동작 기초

 

역방향 바이어스의 PN 접합에서 접합부의 접합면 근처에 소수캐리어를 주입핳 수 

있다면 능동소자를 만들수 있지 않을까 라는 가능성에서 착안된 소자가 BJT 이다

 

이미터(E), 베이스(B), 컬렉터(C) 로 이루어져 있고

베이스에 흐르는 제어전류로 컬렉터, 이미터의 전류를 제어한다

 

  ▷ Emitter, Base, Collector

 

  Emit : 방출하다, 내보내다

  → 정공(+)을 

 

  Base : 야구에서 베이스는 잠시 머물다 가는 지점

  → 누가? 정공(+)이 

 

  Collecotr : 수집하다, 모으다

  → 무엇을? 정공(+)을

< 광학적 여기를 통한 BJT 이해 >

 

 

 

▶ BJT 동작 원리

 

전자의 이동도를 고려하면 NPN 을 중심으로 봐야하지만, 이 글에선

전류의 방향이 정공의 방향과 일치함을 고려해 PNP type 으로 이해한다

 

 

Emitter 의 다수캐리어인 정공(+) 은 순방향을 걸어주었기 때문에 Base 쪽으로

확산전류(IB)가 흐르게 된다. 그러면 Base 의 다수캐리어인 전자(-) 대신 Emitter 에서 온

정공(+) 이 아주 많아지게 된다

→ p type(Emitter) 에 (+) 전압을 걸어주면 순방향

 

Base 와 Collector 는 서로 역방향 이므로 전위영역이 큼에도 불구하고

Base에 충분한 정공(+)이 많으므로 Collector 쪽으로 정공(+)이 휩쓸려 간다

→ n type(Base) 에 (+) 전압을 걸어주면 역방향

 

Emitter 의 정공(+) 이 Collector 까지 잘 전달이 되어야 하는 데

Emitter 정공(+)의 일부는 Base 의 전자(-)와 재결합(Recombine) 하며 손실 이 난다

 

이, 재결합(Recombine) 하지 않고 Collector 쪽으로 정공(+)이 잘 휩쓸려 가기 위해선

Base의 Wb 폭이 굉장히 작아야 한다 ( Emitter 에서 온 정공(+)의 Lp 보다 짧으면 좋다 )

 

 

정상적인 동작을 위해서는 Base의 폭(Wb) 이 정공(+)의 수명(Life Time) 보다 작아야 한다

그렇게 된다면,

Emitter 에서 Base 에 주입된 정공(+)은 재결합없이 Collector 접합부로 확산된다

 

 

 

 

▶ BJT 내부의 전류(I) 흐름

 

 

①, ④

Wb<<<Lp 라 할지라도 Emiiter의 정공과 Base의 전자(-)는 재결합(Recombine) 하게 된다

손실된 전자(-) 는 Base의 전극에서 공급된다

 

③

Base-Collector 는 역방향 이기 때문에 작은 전류이지만 역방향 바이어스에 의한

생성 전류인 포화전류(Saturation Current) 가 일부 흐르게 된다

 

⑤

Emitter 가 Base 보다 고농도로 도핑(Doping) 되 있지만 Base 전자(-) 가 Emiiter 쪽으로

일부 휩쓸리게 된다 여기에서 손실된 전자는 Base 전극에서 공급이 된다

 

 

 

 

 

▶ BJT 에너지띠 (Energy Band)

 

 

Emitter-Base 쪽은 qVo 만큼 장벽이 낮아지게 된다

장벽이 낮아지면서 정공(+) 이 비교적 쉽게 이동할 수 있다

 

Base-Collector 쪽은 qVo 만큼 장벽이 높아지게 된다

그래서 정공(+)이 쉽게 올라올 수 없게 된다