[트랜지스터의 바이어스 회로] 공통 에미터 바이어스 회로 - 2

 

 

[트랜지스터의 바이어스 회로] 양극 접합트랜지스터의 바이어스 회로 글에서

온도에 따른 트랜지스터의 특성값에 변화에 대해 트랜지스터의 동작점이 변하지 않도록 dc 바이어싱 해야 함을 공부했다. 이 점을 유의하면서 트랜지스터를 어떻게 dc 바이어싱 하는지 공부해보자.

 

1) 고정 바이어스 회로

2) 콜렉터 되먹임 바이어스 회로

3) 전압 나누기 바이어스 회로

 

공통 에미터 바이어스 회로

 

 

 

(2) 콜렉터 되먹임 바이어스 회로

 

콜렉터 되먹임 바이어스(feedback bias)는 콜렉터에서 일부분의 전압을 베이스에 되먹임시키는 회로이다. 

 

 

 

콜렉터 feedback bias 회로

 

 

 

입력 부분에 대해 Kirchoff 법칙을 적용하면,

 

 

 

 

으로 정리할 수 있다.

 

V_BE가 일정하다고 가정할 경우, 온도가 증가하면 β 값이 증가하게 되고 이에 따라 콜렉터 전류 Ic가 증가한다.

그리고 Ic가 증가하면 콜렉터 저항 Rc에 떨어지는 전압강하(Ic'Rc ≒ IcRc)가 증가되고, 키르히호프의 법칙에 따라 Vcc는 일정하므로 I_B*R_B 값이 감소한다.

 

결국 베이스 전류 I_B가 감소함에 따라 콜렉터 전류 Ic가 감소하게 됨으로써 동작점이 안정화 된다.

 

위의 식을 Ic' = Ic + I_B 를 이용하여 베이스 전류에 대해 다시 정리하면 아래와 같다.

 

 

 

 

그리고 다시 Ic = β*I_B 를 이용하여 콜렉터 전류에 대해 정리하면 아래와 같다.

 

 

 

 

 

이 식에서 (β+1)Rc ≫ R_B의 조건을 만족하면 콜렉터 전류는 β에 무관하게 된다.

이 조건은 콜렉터 저항 Rc를 크게 하거나 베이스 저항 R_B를 작게 만들면 만족할 수 있다.

 

-. Rc를 증가시키면 Vcc를 증가시켜야 된다.

 

-. R_B를 감소시키면 Rc에 전압이 많이 떨어지므로 V_CE가 감소하여 출력신호의 + 와 - 사이의 진동폭이 좁아지게 된다. 

 

그래서 이 조건에 맞는 적당한 값을 정하면 콜렉터 전류가 β에 무관하게 된다.

 

 

 

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출력 부분에 대해 Kirchoff 법칙을 적용하면,

 

 

으로 정리할 수 있다.

 

이에 따라 포화점(V_CE = 0)의 전류는 Ic(sat) = Vcc/(Rc + R_E) 으로 주어진다. 

콜렉터 되먹임 바이어스 회로의 부하선(load line)은 에미터 되먹임 바이어스 회로의 부하선과 동일하다.

 

 

 

 

콜렉터 되먹임 바이어스 회로의 부하선(load line)

 

 

 

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콜렉터 및 에미터 되먹임 바이어스 회로

 

 

 

콜렉터 되먹임 바이어스 회로에서 에미터 되먹임 바이어스 회로가 더해진 회로이다.

콜렉터 되먹임 바이어스 회로는 위에서 공부했고, 에미터 바이어스 회로는 저항 R_E의 음의 되먹임(negative feedback) 효과에 의해 Q점을 안정화 시키는 회로였다.

 

입력 부분에서 Kirchoff 법칙을 적용하면

 

 

 

 

이다. 여기서 Ic' = Ic + I_B, Ic = β*I_B, Ic' ≒ Ic 를 이용하여 베이스 전류에 대해 다시 정리하면 아래와 같다.

 

 

 

 

그리고 Ic = β*I_B 을 이용하여 다시 콜렉터 전류로 정리하면 아래와 같다.

 

 

 

 

처음 식에서 β(Rc + R_E) ≫ R_B인 경우 오른쪽 식과 같이 콜렉터 전류는 β에 무관하게 된다.

 

 

출력 부분에서 Kirchoff 법칙을 적용하면

 

 

 

 

이므로 Ic' ≒ Ic, I_E ≒ Ic 를 이용하여 V_CE에 대해 다시 정리하면 

 

 

 

 

이다. 따라서 차단점(cut-off)과 포화점(saturation)을 보면 이전의 부하선과 동일함을 알 수 있다.

 

 

* 차단점은 Ic = 0 일때의 지점

* 포화점은 V_CE = 0 일때의 지점

 

 

 

 

 

 

 

 '과학도를 위한 반도체와 전자회로의 기초' 책을 공부하여 작성 하였습니다.