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NPN 및 PNP 트랜지스터의 기본 사항

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글/Ryder, R.M., Radio-Electronics

놀랍게도 최초의 작동 트랜지스터는 70년 전인 1947년 12월 23일에 선언되었다.1 트랜지스터는 지금까지 발명된 가장 혁신적인 부품 중 하나일 것이다. 트랜지스터는 집적 회로, 마이크로 프로세서 및 컴퓨터 메모리를 만들 수 있는 길을 열었다.

트랜지스터란?

양극 접합 트랜지스터(BJT)라고도 하는 트랜지스터는 베이스 리드에 흐르는 소량의 전류로 콜렉터와 방출기 사이의 더 큰 전류를 제어하는 방식으로 전류의 흐름을 제어하는 데 사용할 수 있는 전류 구동 반도체 소자이다. 발진기 또는 스위치처럼 트랜지스터는 약한 신호를 증폭할 수 있다.
트랜지스터는 일반적으로 실리콘 수정으로 구성되며 여기서 N형 및 P형 반도체 층이 함께 삽입된다. 아래의 그림 1을 참조하라. 트랜지스터는 밀폐 봉인되었으며 세 개의 리드를 갖춘 플라스틱 또는 금속 캔에 매입되었다(그림 2).

트랜지스터 작동 방식

예를 들어, NPN 트랜지스터의 작동 방식을 설명해 보겠다. 밸브로 제어되는 튜브를 통해 흐르는 물을 생각하면 가장 간단하게 스위치 기능을 확인할 수 있다. 수압은 ‘전압’을 나타내고 튜브를 통해 흐르는 물은 ‘전류’를 나타낸다(그림 3). 큰 튜브는 베이스를 나타내는 작은 튜브의 전류에 의해 작동되는 밸브(그림의 움직이는 덮개와 같은 회색 타원)가 있는 콜렉터/방출기 접합을 나타낸다. 밸브는 수압이 콜렉터에서 방출기로 전달되지 않도록 한다. 물이 작은 튜브(베이스)를 통해 흐르면 콜렉터/방출기 접합 사이의 밸브가 열려서 물이 방출기를 통과하여 접지(모든 물 또는 전압/전류의 귀환을 나타냄)로 흘러간다.
응용 제품에 적합한 트랜지스터 선택
부하 시 회로 또는 스위치를 쉽게 켤 수 있으려면 특정 사항을 고려해야 한다. 양전류 또는 음전류(각각 NPN 또는 PNP 유형)로 트랜지스터 스위치에 바이어스를 가할지 또는 동력을 공급할지를 결정한다. NPN 트랜지스터는 베이스에서 바이어스된 양전류에 의해 구동(또는 켜짐)되어서 콜렉터에서 방출기로 흐르는 전류를 제어한다. PNP 유형 트랜지스터는 베이스에서 바이어스된 음전류에 의해 구동되어 방출기에서 콜렉터로 흐르는 전류를 제어한다. PNP의 극성은 NPN의 반대이다. 자세한 내용은 아래 그림 4를 참조하라.
바이어스 전압을 결정한 이후에 필요한 다음 변수는 부하를 작동하는 데 필요한 전압 및 전류의 크기이다. 이는 트랜지스터의 최소 전압 및 전류 정격이다. 아래 표 1 및 2에서는 널리 사용되는 트랜지스터와 해당 전압 및 전류 제한을 포함한 주요 사양을 보여준다.

트랜지스터 회로 예

아래 그림 5에서는 슬라이드 스위치를 통해 베이스에 5V를 공급하여 베이스에 동력을 제공하거나 트랜지스터에 바이어스를 가하여 켜서 콜렉터-방출기 접합을 켜는 회로 예를 보여준다. 이 예에서는 부하에 해당하는 LED를 켠다. 베이스에 바이어스를 가할 경우 저항기를 적절히 사용하여 과전류 유입을 방지해야 한다. 브레드 기판에서 리드형 부품을 사용하여 예제 회로를 테스트했다. 대부분의 엔지니어는 시장에 출시할 신제품 설계에 트랜지스터를 사용할 경우 표면 실장 부품(TO-92 패키지보다 훨씬 작은 크기)을 사용한다. 다음은 3904 트랜지스터에 대한 다양한 패키지 크기를 보여주는 링크이다.
2N3904는 NPN 트랜지스터이므로 적절한 전류 흐름을 위해 콜렉터/방출기 접합을 켜려면 베이스에 양의 바이어스(적절한 전압 수준 및 저항)를 가해야 한다. 또한 LED 및 트랜지스터를 통해 구동 중인 전류가 너무 높지 않도록 부하 저항기(R1)를 사용해야 한다.
그림 6은 PNP 트랜지스터를 사용하는 야간등 회로의 예이다...(중략)