트랜지스터란?

트랜지스터란? 트랜지스터는 전류 또는 전압 흐름 을 조절하거나 제어 하고 이러한 전기 신호를 증폭 및 생성하고 이에 대한 스위치 및 게이트 역할을 하는 소형 반도체입니다. 일반적으로 트랜지스터는 각각 전류를 전달할 수 있는 반도체 재료의 3개 층 또는 단자로 구성됩니다. 증폭기로 작동할 때 트랜지스터는 작은 입력 전류 를 더 큰 출력 전류로 변환합니다. 스위치로서 전기 회로 또는 전자 장치를 통한 전자 신호의 흐름을 제어하기 위해 두 가지 상태 중 하나일 수 있습니다. 이러한 트랜지스터가 중요한 이유에 대해서 알아보자면 자체적으로 트랜지스터는 하나의 회로 요소만 가지고 있습니다. 소량으로 트랜지스터는 간단한 전자 스위치를 만드는 데 사용됩니다. 그것들은 집적 회로의 기본 요소로 회로와 상호 연결되고 단일 실리콘 마이크로칩 으로 구워지는 다수의 트랜지스터로 구성됩니다. 다수의 트랜지스터는 수백만 개의 트랜지스터가 단일 IC에 내장된 마이크로프로세서 를 만드는 데 사용됩니다. 그들은 또한 MP3 플레이어, 스마트폰, 카메라, 전자 게임용 컴퓨터 메모리 칩과 메모리 저장 장치를 구동합니다. 트랜지스터는 모든 전자 장치의 일부인 거의 모든 IC에 깊숙이 내장되어 있습니다. 트랜지스터는 교류를 직류로 변환하는 전원 공급 장치 인버터와 같은 저주파 고전력 애플리케이션에도 사용됩니다. 또한 트랜지스터는 무선 신호를 생성하는데 사용되는 발진기 회로와 같은 고주파 애플리케이션에 사용됩니다. 이러한 트랜지스터가 기술 세계를 혁신한 방법에 대해서 설명하자면 1947년 벨 연구소에서 발명된 트랜지스터 는 전자 신호 조정기로서 부피가 큰 진공관 을 빠르게 대체했습니다. PC 역사에서 가장 중요한 발전 중 하나로 간주되는 트랜지스터의 발명은 전자 제품의 소형화 추세에 불을 지폈습니다. 이러한 솔리드 스테이트 장치는 진공관보다 훨씬 작고 가벼우며 전력 소모가 훨씬 적기 때문에 트랜지스터로 만든 전자 시스템도 훨씬 작고 가벼우며 빠르고 효율적입니다. 트랜지스터는 또한 더 강했고 훨씬 더 적은 전력을 필요로 했으며 진공관과 달리 외부 히터가 필요하지 않았습니다. 트랜지스터의 크기가 기하급수적으로 감소함에 따라 비용이 낮아져 트랜지스터를 사용할 기회가 더 많아졌습니다. 트랜지스터를 저항 및 기타 다이오드 또는 전자 부품과 통합하면 IC가 더 작아집니다. 이러한 소형화 현상은 소형 IC의 트랜지스터 수가 2년마다 두 배가 된다는 무어의 법칙과 관련이 있습니다. 더 자세히 트랜지스터에 대해서 설명하자면 전기를 반열광적인 방식으로 전도하는 반도체는 구리와 같은 실제 도체와 전선을 감싼 플라스틱과 같은 절연체 사이 어딘가에 위치합니다. 대부분의 트랜지스터는 실리콘으로 만들어지지만 게르마늄 및 갈륨 비소와 같은 다른 재료로 만들어질 수 있습니다. 모래에서 종종 발견되는 화학 원소인 실리콘은 일반적으로 전기 전도체가 아닙니다. 반도체에 불순물을 도입하여 전기적, 광학적, 구조적 특성을 조절하는 도핑 이라는 화학 공정을 통해 실리콘은 전류를 운반하는 자유 전자 를 얻을 수 있습니다. 실리콘은 전자가 빠져나가는 n형 반도체와 전자가 들어가는 p형 반도체로 분류할 수 있습니다. 어느 쪽이든 반도체는 트랜지스터가 스위치 또는 증폭기로 기능할 수 있도록 합니다. 이러한 트랜지스터의 3층 구조는 다음 층 중 하나를 포함합니다. 먼저 PNP 구성의 2개의 p형 층 사이의 n형 반도체 층 또는 NPN 구성에서 두 개의 n형 레이어 사이에 있는 p형 레이어입니다. 구성에 관계없이 내부 반도체층은 제어 전극 역할을 합니다. 이 층에서 전류 또는 전압의 작은 변화는 전체 구성 요소를 통과하는 전류의 크고 빠른 변화를 일으켜 트랜지스터가 기능할 수 있도록 합니다. 그렇다면 트랜지스터의 작동 방식은 어떻게 될까요? 트랜지스터는 초당 여러 번 전자 게이트를 열고 닫는 전자 신호의 스위치 또는 게이트 역할을 할 수 있습니다. 전류가 흐르면 회로가 켜지고 그렇지 않으면 꺼집니다. 트랜지스터는 모든 현대 통신 시스템을 구성하는 복잡한 스위칭 회로에 사용됩니다. 회로는 또한 수백 기가헤르츠 또는 초당 1,000억 개 이상의 켜기 및 끄기 주기와 같은 매우 높은 스위칭 속도를 제공합니다. 트랜지스터를 결합하여 여러 입력 전류를 비교하여 다른 출력을 제공하는 논리 게이트를 형성할 수 있습니다. 논리 게이트가 있는 컴퓨터는 부울 대수를 사용하여 간단한 결정을 내릴 수 있습니다. 이러한 기술은 현대 컴퓨팅 및 컴퓨터 프로그램 의 기초입니다 . 트랜지스터는 또한 전자 신호를 증폭하는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어서 수신된 전기 신호가 교란으로 인해 약할 수 있는 FM 수신기와 같은 라디오 애플리케이션에서는 가청 출력을 제공하기 위해 증폭이 필요합니다. 트랜지스터는 신호 강도를 증가시켜 이러한 증폭을 제공합니다. 트랜지스터는 음극 또는 양극 이 함께 연결된 두 개의 다이오드 세트와 같습니다. 여기에는 전류를 전달하고 외부 회로에 연결하는 데 도움이 되는 3개의 단자가 있습니다. 먼저 트랜지스터의 음극 리드라고도 하는 이미터입니다. 그리고 트랜지스터를 활성화시키는 단자인 베이스와 컬렉터는 트랜지스터의 양극 리드입니다. 이러한 단자를 이해하기 위해 NPN 트랜지스터를 고려해봅시다. 이 구성에서 p형 실리콘은 두 개의 n형 실리콘 슬래브 사이에 끼워져 있습니다. 문자 E로 표시되는 이미터는 크기가 적당하고 주요 기능이 전기 흐름을 지원하기 위해 다수의 다수 캐리어를 공급하는 것이기 때문에 많이 도핑됩니다. 전자를 방출하기 때문에 이미터라고 합니다. 문자 B로 표시된 베이스는 이미 터와 컬렉터 사이의 중앙 터미널입니다. 이것은 얇고 가볍게 도핑됩니다. 주요 목적은 이미 터에서 수집기로 캐리어를 전달하는 것입니다. 컬렉터는 베이스를 통해 이미터가 보낸 캐리어를 수집합니다. 이미터와 베이스보다 적당히 도핑되고 더 큽니다. 이미터, 베이스 및 컬렉터는 PNP 회로에서 동일한 기능을 갖습니다. 이 유형의 트랜지스터의 유일한 차이점은 n형 베이스가 p형 이미터와 컬렉터 사이에 끼워져 있어 이미터의 화살표 방향에 영향을 미친다는 것입니다. 이 화살표는 항상 이미터와 베이스 접합부의 일부입니다. 화살표는 NPN 회로를 가리키고 PNP 회로를 가리킵니다. 다음으로 트랜지스터의 종류에 대해서 살펴보겠습니다. 트랜지스터는 두 가지 주요 유형으로 분류됩니다. 바로 바이폴라 접합 트랜지스터와 전계 효과 트랜지스터입니다. BJT는 가장 일반적인 유형의 트랜지스터 중 하나이며 NPN 또는 PNP일 수 있습니다. 이는 BJT가 이미터, 베이스 및 컬렉터의 세 단자로 구성됨을 의미합니다. BJT는 이 세 층을 결합하여 전기 신호를 증폭하거나 전류를 켜거나 끌 수 있습니다. 두 종류의 전하가 전류 흐름 생성에 관여합니다. 정상 작동 시 BJT의 베이스와 이미터 접합은 매우 작은 이미터 저항 으로 순방향 바이어스 되고 베이스와 컬렉터 접합은 큰 저항으로 역방향 바이어스됩니다. PNP 유형 BJT에서 전도는 정공 또는 전자 부재를 통해 발생합니다. 콜렉터 전류는 이미 터 전류보다 약간 적습니다. 후자의 변화는 전자에 영향을 미칩니다. 베이스는 이미 터에서 컬렉터로의 전류 흐름을 제어합니다. 이 경우 이미터는 정공을 방출하고 수집기는 정공을 수집합니다. NPN형 BJT에서 전자는 이미터에서 베이스로 이동하여 컬렉터에 수집됩니다. 이런 일이 발생하면 일반 전류가 컬렉터에서 이미 터로 흐릅니다. 베이스는 이미 터에서 방출되는 전자의 수를 제어합니다. 전계 효과 트랜지스터에는 BJT의 이미터, 컬렉터 및 베이스와 각각 유사한 소스, 드레인 및 게이트의 3개 단자가 있습니다. FET는 n형과 p형 실리콘층이 BJT와 다르게 배열된다. 또한 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터를 만들기 위해 금속 및 산화물 층으로 코팅됩니다. FET에서 전계 효과 는 전류의 흐름을 가능하게 하고 트랜지스터를 켜는 효과를 말합니다. n형 소스와 드레인 사이의 p형 게이트에 정공이 포함되어 있기 때문에 전자가 n형 소스에서 드레인으로 흐를 수 없습니다. 그러나 게이트에 양의 전압을 연결하면 전자가 소스에서 드레인으로 흐를 수 있는 전기장이 생성됩니다. 이것은 FET에서 전류의 흐름을 촉진하는 전계 효과를 생성합니다. FET는 일반적으로 저잡음 증폭기, 버퍼 증폭기 및 아날로그 스위치에 사용됩니다. 금속 반도체 전계 효과 트랜지스터는 일반적으로 마이크로웨이브 회로와 같은 고주파 애플리케이션에 사용됩니다. 다른 트랜지스터 유형은 다음과 같습니다. 첫번째는 접합 전계 효과 트랜지스터입니다. 이것은 아날로그 전자 장치의 정밀 수준 전압 작동 제어에 필수적인 3단자 반도체입니다. 두번째는 액정 디스플레이에 자주 사용되는 FET 유형인 박막 트랜지스터이며, 세번째는 과도한 입력 전류를 전환하여 트랜지스터가 포화되는 것을 방지하기 위해 매우 빠른 스위칭으로 알려진 쇼트키 다이오드와 트랜지스터를 결합한 쇼트키 트랜지스터입니다 마지막으로 도펀트가 기판에 확산되어 형성되는 일종의 BJT인 확산 트랜지스터입니다. 지금까지 트랜지스터의 설명과 부품에 대해서 설명해드리겠습니다.