PNP 트랜지스터 회로 해석 - PNP teulaenjiseuteo hoelo haeseog

지금까지의 게시글은 모두 npn transistor 위주로 이루어 졌는데

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실제 상황에서는 pnp npn 을 모두 사용한다

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이는 후반에 나올 cascode에서 전류원의 임피던스를 높이고, 전압이득을 올리는데 npn 과 pnp를 각각 두개 씩 사용하는구조가

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아주 유용하기 때문이다.

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지금은 알 필요없다. 증폭기들을 다 공부하고 난 후에 캐스코드라는 카테고리를 들어가서 확인하길 바란다.

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어쨌든 pnp라고 해봤자 딱히 다를건 없다.

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동작 모드를 결정하는 pn접합 조건도 동일하다

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그냥 우리가 생각하는 carrier의 종류가 전자에서 정공으로 바뀌었을 뿐이다.

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간단하게 그림으로 설명하겠다

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다시한번 강조하지만 정확한 pnp bjt의 물성을 알려주는게 목표가 아니다

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전류의 흐름과 대략적인 작동 원리를 알려주고 그를 활용에 회로를 해석하고 설계 하는 전자회로의 과목에 맞춰서 최대한 야매(?)로 설명하겠다

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이는 pnp 트랜지스터가 active영역에 있을때 캐리어의 흐름을 나타낸 것이다.

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전극의 방향에 주의하기 바란다.

에미터 와 베이스는 순방향 접합, 베이스와 컬렉터는 역방향 접합이다.

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먼저 에미터에 있는 정공은 순방향 접합으로 인해 베이스로 이동한다.

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에미터에서 베이스로 넘어온 정공은 곧바로 베이스 컬렉터 정션의 공핍층에 흡수되고

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공핍층 내의 강한 전계로 인해 컬렉터로 바로 빠져버리듯 이동한다

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컬렉터로 이동한 정공은 컬렉터에 연결된 음극(-)에 붙잡히듯 이동한다.

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추가로 에미터에서 베이스로 정공이 이동하면서, 베이스에 있던 전자와 넘어온 정공은 재결합을 하게되고

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이때 사라진 전자를 VEB가 공급하는데, 이때문에 베이스 전류가 생긴다.

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따라서 IE = IB + IC 가 여전히 성립한다

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포화모드일때와 차단 모드일때도 npn 과 똑같이 생각하면 된다. 중심이 되는 캐리어가 정공일 뿐.

전압의 극성이 npn 일때와 반대가 되니 VBE 가 아닌 VEB 이런식으로 반대로 표현될것이다.

당연한거다 위 그림의 전압 극성을 잘 보라.

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전류 또한 컬렉터에서 에미터로 흐르는게 아닌, 에미터에서 컬렉터로 흐르게 된다.

특성식은 다음과 같이 변하게 된다.

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pnp 의 바이어스 해석은 npn 과 별 다를바가 없을테니 어렵지 않을거고

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pnp 트랜지스터의 소신호 모델은 어떻게 될까?

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npn 의 소신호모델을 그렸던것처럼 각 교류 전압이 교류 전류에 어떤 영향을 미치는지 수식적으로확인해보자

내 글을 처음 본 사람이라면 헷갈릴 수 있으니 아래 게시글을 대충 읽어보기 바란다

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많은 사람들이 gm rπ ro 가 도데체 어떤 의미인가를 고민할것이다. 이는 쉽지않다. 트랜스컨덕턴스라는 생소한 용어부터시작해서,,

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가장 쉽게 이해 하는 방법은 rπ가 도대체 무엇인지 고민하며, 용어의 의미를 알아내기보다

veb 가 ib 에 어떤 영향을 미치는가를 기호로 표현 한 것이 바로 rπ 임을 깨닫는것이다.

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이는 미분식으로 표현하면 다음과 같다

델타 vEB 는 vEB 의 극소 변화량 즉 소신호(교류성분) veb 를 의미한다!

엥 rπ 가 아니라 왜 gπ 가 나오는거지? 아래의 회로를 잘 보라. 단순히 회로적으로 위 공식을 표현 한 것일 뿐이다

따라서 veb 와 ib 사이는 rπ 라는 저항이란 소자로 연결된다고 볼수 있다

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그다음 ic 와의 관계는?

이렇게 표현될것이므로 이 수식들을 토대로 소신호 회로를 그린다면

이와 같이 표현된다. 뭔가 생소하다. 전압 극성도 잘 모르겠고 전류원 방향도 저렇지 않은것 같았는데

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이는 표기하기 나름이다

그냥 전압의 알파벳을 뒤집고 마이너스 부호를 붙여주면

익숙한 모양의 소신호 모델이 등장한다

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이로써 알 수 있는점은 어렵게 생각하지 말고

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npn과 pnp의소신호 모델은 똑같으며, 소신호 전류의 방향도 그냥 똑같이 생각하면 된다는 것이다!