트랜지스터의 개요 (부품지식 002)

1948년 개발된 트랜지스터의 발명은 전자제품을 만드는 데 일대 혁명을 가져온 역사로 기록되었습니다. 

 트랜지스터를 발명한 벨연구소의 윌리엄 쇼클리, 존 바딘,월터 브래튼 3총사는 1956년 노벨 물리학상 공동수상자로 나란히 선정되며 위대한 발명가로 역사 속에 그 이름을 남기게 되었습니다. 오늘날 우리가 사용하는 트랜지터의 원형은 '윌리엄 쇼클리'의 작품입니다.

트랜지스터는 전류나 전압흐름을 조절하여 증폭, 스위치 역할을 하는 장치입니다. 

촐처 : SK하이닉스 블로그, 현대 문명을 낳은 반도체의 원조, '트랜지스터'의 아버지 윌리엄 쇼클리와 벨 연구소의 삼총사 (존 바딘, 윌터 브래튼), http://blog.skhynix.com/m/post/550 

다이오드에서 "P"형 물질은 정공을 많이 보유한 물질로서 "+"의 전기를 발생시킬 수 있고 "N"형 물질은 "-"의 전기를 발생시킬 수 있습니다. 즉 PNP 형과 NPN형이 있는데 그림의 ⓑ가 N으로 존재하면 ⓒ ⓔ는 P가 되어 PNP형, ⓑ가 P로 존재하면 ⓒ ⓔ는 N이 되어 NPN형이 됩니다. 이 사항은 트랜지스터의 동작 원리를 이해하는데 중요한 내용입니다.  

그림1) 수도관을 통해 위에서 아래로 흐르는 물의 조절 

그림2) 물의 흐름을 비교 한 그림1 을 회로로 표현한 상태

그림1 과 같이 수도 물이 흐르는 원통의 관이 있다고 생각해 봅시다. 물은ⓒ방향에서 ⓔ방향으로 위에서 아래를 향해 흐릅니다. 이때 물을 흐름을 정지하려면 ⓑ와 같은 수도꼭지가 있어서 이를 닫으면 수도관을 막아 물의 흐름을 정지시킬 수 있습니다. 즉 수도꼭지를 잠그면ⓑ가 안으로 들어가 수문을 닫는 것입니다. 이렇게 ⓑ에 가하는 작은 잠금의 힘은 ⓒ에서 ⓔ로 흐르는 물의 흐름을 통제 할 수 있게 되는 것입니다. 

트랜지스터의 구조

PNP 형태와 NPN 형태 2가지로 나눔니다. P는 +전기를 N은 - 전기를 발생시킵니다.

회로를 그리면 다음과 같습니다. 

- NPN형은 B 전압이 E전압보다 0.6볼트 높아야  C에서 E로 순방향(C는 +에서 E는 -로) 전류가 흐른다. 

- PNP형은 B 전압이 E전압보다 0.6볼트 낮아야 순방향(E +에서 C -로)으로 전류가 흐른다. 

NPN과 PNP의 용도

전기류(電氣類) 는 발전(發展)으로인한 노이즈(NOISE)가 문제 됩니다. 즉 용도에 따라서 선택합니다.

NPN은 베이스(B)전압원이 PNP보다는 높기 때문에, 선로상에 高노이즈가 입력해도, 다량의 노이즈는 접지로 흡수 됩니다. 노이즈를 줄이는 용도에 사용합니다. 모니터,LCD,터치출력부에는 주로 사용합니다. 

PNP센서에 직접 Relay연결하면,강한 노이즈로 인하여,네온 표시램프가 깜박이거나, 심한경우 Relay코일도 떨려(Hunting) 버립니다.

 

회로의 설명

이미터를 경계로 하는 왼쪽 회로 전류흐름 (출력을 조절하는 기능)

E1 +전원 → R1 저항을 거쳐 → 트랜지스터의 B (베이스)로 들어가서 E로 나오고 → E1회로 -전원으로 순환하는 (입력회로 : 작은 전압이 순간 가해지면 출력회로에 전류가 흐른다.) 

만일 + -가 반대로 가해지면 베이스와 이미터는 전류가 흐르지 않는다.

이미터를 경계로 하는 오른쪽 회로 전류흐름 (입력회로의 조절에 따라 츨력이 결정되는 기능)

E2 +전원 → R2저항을 거쳐 →TR의 C(컬렉터)로 들어가서 → E로 나오고 → E2 -전원으로 순화하는 (출력회로 : 증폭된 큰 전압)

반도체 소자의 형명 표시법

위와 같은 트랜지스터는 제품을 구매하려면 표면에 인쇄된 표시로 구분하는데 방법은 다음과 같습니다.

① 숫자 S ② 문자 ③ 숫자 ④ 문자

①의 숫자 : 반도체의 접합면수

(0 : 광트랜지스터, 광다이오드, 1 : 각종 다이오드, 정류기, 2 : 트랜지스터, 전기장 효과 트랜지스터, 사이리스터, 단접합 트랜지스터, 3 : 전기장 효과 트랜지스터로 게이트가 2개 나온 것). 

S는 반도체(Semiconductor)의 머리 문자.

②의 문자 : A,B,C,D 등 9개의 문자

(A : pnp형의 고주파용, B : pnp형의 저주파형, C : npn형의 고주파형, D : npn형의 저주파용, F : pnpn사이리스터, G : npnp 사이리스터, H : 단접합 트랜지스터, J : p채널 전기장 효과 트랜지스터, K : n채널 전기장 효과 트랜지스터) 

③의 숫자 : 등록 순서에 따른 번호. 11부터 시작. 

④의 문자 : 보통은 붙지 않으나, 특히 개량품이 생길 경우에 A, B, …, J까지의 알파벳 문자를 붙여 개량 부품임을 나타냄. 

예시) 2SC316A 을 읽는법

2→ 트랜지스터 번호

S→ 세미콘덕터라는 반도체 머리글자

C→ npn형의 고주파형

316→ 등록번호

A→개량형

2SAxx  2SBxx와 같이 시작되는 번호는 NPN형 트랜지스터 입니다.

2SCxx  2SDxx와 같이 시작되는 번호는 PNP형 트랜지스터 입니다.

출처 : 푸리스탈 블로그, [소자] 트랜지스터, http://fooristal.tistory.com/m/post/18

출처 : 나빌레라 블로그, #5. 논리, https://kldp.org/node/110214

출처 : 눈물 한방울,전자회로내의 소자 (트랜지스터), 대광전기 이영권의 재인용, http://blog.daum.net/yhjam

출처 : 주만전기, melsec PLC동호회, http://goo.gl/zVltAj