BJT 출력 특성 측정과 모델 변수 추출

소개글

위에가 BJT하고 그 밴드그림이다. 그림을 보면, 크게 두개의 시스템으로 분리해서 생각할 수 있다. 에미터(E)와 베이스(B) 연결과, 베이스(B)와 컬렉터(C) 연결이 있다. VEB를 0이라고 하고, VCB를 어느 정도 줬다고 생각해보자. 저것은 역방향 바이어스 이므로 전류가 흐르지 않는다. 흐르긴 흐르는데, P형쪽 열적 전자의 드리프트에 의해서 미세한 역포화 전류가 흐른다. 그런데 만약 VEB를 인가해주면... 이미터의 전자가 베이스로 가는데 방해가 되던 전위장벽을 낮추는 효과를 내게 된다. 그러면 이제 베이스 쪽으로 전자가 더 많이 넘어갈 수 있고, 이 전자들이 컬렉터로 드리프트를 하게 된다. 그래서, 콜렉터 전류가 상승하게 되는 것이다. VEB는 아주 작은 값이라고 하더라도, 베이스로 전자를 밀어주기 위해서, 필요한 전위장벽만큼의 에너지는 충분히 극복이 가능하고, 베이스에 도달한 전자들은 빠르게 드리프트하여, 컬렉터쪽으로 넘어가는 것이다.
트랜지스터가 증폭을 한다라는 의미는 에미터(E)와 베이스(B)의 VEB를 조금만 가해서, 전자를 P형(베이스)로 밀어줬더니 그것들이 다시 N형(컬렉터)로 넘어가면서, 기존에 VEB가 없을 때, 역포화 미세전류에 불과했던 것이, 크게 상승한다는 의미한다.
그리고 이미터에서 베이스로 넘어온 전자들은 베이스에 넘쳐나는 정공과 재결합을 하는 문제가 있어서, 실제 들어온 녀석들이 많은 부분 사라진다. 그러면 효율이 떨어지는 것인데 이것을 보완하기 위해서 베이스의 폭을 아주 줄여버릴 수 있다. 쉽게 말하면 수영을 못하는 사람이 100미터는 헤엄치지 못하겠지만 5미터 정도 헤엄치라고 하면 아등바등 어떻게든 지나갈 수 있을 것이다. 바로 그런 원리로 베이스 폭을 줄이면 대부분의 전자들이 살아서 콜렉터로 들어갈 수 있게 되는 것이다. 이는 실제적으로 μm 이하라고 한다.

목차

실험 2. BJT 출력 특성 측정과 모델 변수 추출

1. 실험 목적

2. 기초 이론

3. 시뮬레이션

(1) Vce-Ic 특성 곡선

(2) Gummel Plot

본문내용

실험 2. BJT 출력 특성 측정과 모델 변수 추출

1. 실험 목적
1) BJT의 소자 성능을 평가하기 위하여, 공통 에미터 IC vs VCE 출력 특성 곡선을 측정하고 이 곡선으로부터 Early 전압(VAF)을 척정한다.
2) BJT의 DC 소자 성능을 평가하기 위하여 순방향 Gummel 특성 곡선(IC/IB vs VBE)을 측정하고 이로부터 DC 변수들(BF, IS, NF, ISE, NE, IKF)을 추출한다.
3) BJT의 기생 저항들인 에미터 및 콜렉터 저항(RE, RC)를 측정한다.

2. 기초 이론

BJT 구조 및 대 신호 특성

위에가 BJT하고 그 밴드그림이다. 그림을 보면, 크게 두개의 시스템으로 분리해서 생각할 수 있다. 에미터(E)와 베이스(B) 연결과, 베이스(B)와 컬렉터(C) 연결이 있다. VEB를 0이라고 하고, VCB를 어느 정도 줬다고 생각해보자. 저것은 역방향 바이어스 이므로 전류가 흐르지 않는다. 흐르긴 흐르는데, P형쪽 열적 전자의 드리프트에 의해서 미세한 역포화 전류가 흐른다. 그런데 만약 VEB를 인가해주면... 이미터의 전자가 베이스로 가는데 방해가 되던 전위장벽을 낮추는 효과를 내게 된다. 그러면 이제 베이스 쪽으로 전자가 더 많이 넘어갈 수 있고, 이 전자들이 컬렉터로 드리프트를 하게 된다. 그래서, 콜렉터 전류가 상승하게 되는 것이다. VEB는 아주 작은 값이라고 하더라도, 베이스로 전자를 밀어주기 위해서, 필요한 전위장벽만큼의 에너지는 충분히 극복이 가능하고, 베이스에 도달한 전자들은 빠르게 드리프트하여, 컬렉터쪽으로 넘어가는 것이다.
트랜지스터가 증폭을 한다라는 의미는 에미터(E)와 베이스(B)의 VEB를 조금만 가해서, 전자를 P형(베이스)로 밀어줬더니 그것들이 다시 N형(컬렉터)로 넘어가면서, 기존에 VEB가 없을 때, 역포화 미세전류에 불과했던 것이, 크게 상승한다는 의미한다.

참고 자료

없음