트랜지스터의 데이터시트 보는법

:: 트랜지스터의 데이터시트 보는법

TR의 특성은 콜렉터 전압, 이미터 전류(혹은 콜렉터 전류), 주위 온도 등에 따라서 크게 달라집니다. 따라서 TR의 특성을 나타낼 때는 위의 조건을 고려하고 일정한 기준을 정할 필요가 있는데 일반적으로 소출력 TR일 경우에는 콜렉터 전압 6V, 이미터 전류 1mA, 주위온도 25도의 조건 하에서 측정한 결과를 나타내고 있습니다. 수 mW이하의 출력을 낼 수 있는 TR은 소출력 TR이라고 하고 수십mW ~ 수백mW의 출력을 낼 수 있는 TR은 중출력, 수W 이상의 출력을 낼 수 있는 TR은 대출력 TR이라고 합니다. TR은 종류가 많기 때문에 특성을 일일히 기억해 두었다가 이용하는 것은 현실적으로 거의 불가능합니다. 그러므로 TR을 이용할때는 각종 TR의 여러가지 특성을 수록한 TR의 데이터시트를 이용하지 않으면 안됩니다.

형명

형명은 TR고유의 명칭입니다. 즉, 2SA12, 2SA49, 2SC1815 등의 이름을 말합니다.

최대정격

TR을 사용할 수 있는 최고 한도의 값을 나타냅니다. Ta = 25도인 경우 주위온도가 25도 일때 TR이 정상작동 할 수 있는 최고의 한계값을 나타냅니다. 만약 최대 정격 이상으로 동작하게 되면 TR의 특성이 변하거나 수명이 짧아지며 너무 지나치게 되면 TR이 파손될 수 있습니다.

최대 VCBO

VCBO는 Vcmax라고 표시하는 경우도 있습니다. 이는 다음과 같은 뜻을 가지고 있습니다. 위의 그림과 같이 콜렉터와 베이스 사이에 역방향 전압 VCB를 공급하고 이 전압을 점점 높여가면 콜렉터와 베이스 사이에 흐르는 전류 ICBO는 아래의 그림과 같이 극히 적은 값으로 거의 일정하게 흐르다가 어느 한계점에 도달하면 역방향 전류가 급격히 증가하는 지점이 있습니다. 이 때 전류가 급격히 증가하기 시작하는 것은 PN접합부에 역방향 전압이 정도 이상으로 너무 높게 걸려서 강전계의 의하여 반도체 내에 공유결합을 하고 있던 전자가 튀어나와 전원의 -측으로부터 +측으로 이동하므로 역방향 특성을 읽기 때문입니다. 이때 역방향 특성을 잃어버리기 시작하는 한계점의 전압을 콜렉터와 베이스 사이의 항복전압이라고 합니다. 이와 같은 항복전압이 걸려있는 상태에서는 TR이 TR로서의 정상적인 동작을 할 수 없습니다. 따라서 TR이 정상적으로 동작할 수 있으려면 콜렉터에는 항상 항복전압보다 낮은 전압을 공급하지 않으면 안됩니다.

최대 VEBO

아래 그림과 같이 콜렉터를 차단시킨 상태에서 이미터와 베이스 사이에 역방향으로 공급할 수 있는 최대 전압을 나타냅니다. 이것은 위에서 설명한 것과 같이 콜렉터를 차단시킨 상태에서 이미터와 베이스간 역방향의 항복전압보다 약간 낮은 전입입니다. 만약 최대 VEBO이상의 전압이 공급되면 역방향 특성이 없어지고 심하면 TR의 특성이 변하거나 파손됩니다.

최대 Ic

Icmax라고도 표시하기도 합니다. 이는 콜렉터에 흘릴 수 있는 최고 한도의 전류를 나타낸 것입니다. 그 이상으로 전류를 흘리면 특성이 변화되거나 수명이 짧아지고 심하면 파손될 수도 있습니다.

최대 Pc

Pcmax라고도 표시하기도 합니다. 이것은 콜렉터의 최대 허용 전력손실을 나타냅니다. TR을 동작시킬때는 콜렉터에 전압을 공급하고 콜렉터 전류를 흘리기때문에 콜렉터에서는 상당한 전력이 소비됩니다. 이 때 소비되는 전력은 콜렉터측 PN접합부의 온도를 높이므로 소비전력이 어느정도 이상으로 증가하면 TR이 과열되어 파손되는 것입니다. 이와 같이 TR은 전력소비에 한도가 있는데 이것이 콜렉터의 최대 허용 전력손실입니다. 데이터 시트에 나와있는 최대 정격 Pc는 주위온도가 25도일때 콜렉터의 최대 허용 손실전력입니다. 이와 같은 콜렉터의 최대 허용 손실전력은 같은 TR일지라도 주위의 온도가 높을때는 TR이 쉽게 과열되므로 콜렉터의 호용 손실적력이 감소되는데 일반적으로 주위온도가 1도 상승하는데 약 2%정도의 비율로 허용 손실전력이 감소됩니다. 수십mW ~ 수백mW의 출력을 낼 수 있는 중출력용 TR이나 수W 이상의 출력을 낼 수 있는 대출력 TR이 각각 최대의 출력을 낼 때는 주위온도가 50~60도까지 상승하므로 중출력 TR이나 대출력 TR을 사용할 때는 주위온도를 50~60도로 간주하고 허용 손실 전력을 환산해야 합니다.

ICBO

이것은 아래의 그림과 같이 이미터 측을 차단하고 콜렉터와 베이스 사이에 역방향전압 VCB를 공급했을 때 콜렉터에 흐르는 전류의 크기를 나타내는 것인데 이것을 콜렉터 차단전류라고 합니다. 차단전류는 동형의 TR일때 작은 것일 수록 성능이 좋은 것입니다.

hfe

hfe는 아래의 그림과 같이 이미터 공통 접속(또는 이미터접지라고도 함) 회로에서 베이스에 펄스 전류 Ib를 흘릴때 콜렉터측에 증폭된 펄스전류 Ic를 측정하여 Ib로 Ic를 나누어 얻은 값을 나타냅니다. 따라서 이 값을 이미터접지때의 펄스 전류 증폭율 또는 직류 전류 증폭율이라고 합니다. 여러개의 TR을 이용하여 다단으로 증폭을 할 경우에 마지막단의 TR에는 앞에서 증폭된 큰 신호 전력이 공급되므로 마지막단의 TR, 즉 출력단의 TR은 큰 신호 전력이 공급될 때의 전류증폭율을 사용하는 것이 정확합니다. 따라서 마지막 단에 많이 이용하는 중출력 TR이나 대출력 TR은 대부분 충분히 큰 펄스 전류를 베이스에 흘리고 그때 흐르는 콜렉터의 펄스 전류를 측정하여 증폭율을 구하고 이것을 데이터시트에 hfe로 나타내는 것입니다. 그러므로 이것을 대신호 증폭율이라고도 합니다. TR의 증폭율을 측정할때는 위의 그림에서 Ib = 2mA 일때 Ic = 100mA가 흐르고 전류를 증가시켜서 Ib = 3mA가 흐를때 Ic = 150mA가 흐른다고 가정하면, hfe = 콜렉터 전류의 변화량 / 베이스전류의 변화량 = (150 - 100) / (3 - 2) = 50 / 1 = 50이 됩니다. 따라서 이때 이미터 접지때의 진류전류 증폭율은 50이라고 합니다. 여기서 변화시킨 베이스전류가 측정하는 TR의 베이스 전류로서 충분히 큰 편일때는 대신호 증폭율(hFE)이라고 하고 작은 편이면 소신호 증폭율(hfe)이라고 합니다.

fT(트랜지션 주파수)

증폭하는 신호의 주파수가 높아지면 전류 증폭율이 점점 저하되는데 이미터 접지때에 주파수가 높아져서 증폭율이 1이 되는 때의 주파수를 트랜지션 주파수라고 합니다. 높은 주파수에서의 hfe는 주파수가 2배로 높아지면 증폭율은 1/2로 저하되므로 고주파에서의 fT = hfe x (측정 주파수)의 관계가 성립됩니다. 즉 측정주파수가 높을때는 대신 증폭율이 저하되어 측정주파수와 증폭율의 곱은 항상 fT로서 일정합니다. 따라서 fT는 증폭율과 측정 주파수를 곱한 것과 같기 때문에 이득대역폭이라고도 합니다. fT값이 높은 것일 수록 높은 주파수를 증폭할 수 있는 TR입니다. θ 이것은 열저항이라 하는 것으로 TR의 전력손실에 의한 온도 상승율을 나타내는 것입니다. 예를 들어서 콜렉터 손실전력이 1W 증가하는데 따라 콜렉터 접합부의 온도가 3도 높아진다면 그 TR의 열저항(θ)은 3도/W라 합니다. 이와 같이 열저항이 표시되어 있을때는 콜렉터의 최대 허용 손실전력 (Pc)도 다음과 같이 계산하여 알 수 있습니다. Pc = (Tj - Ta) / θ (Pc = 최대허용 손실 전력, Tj = 접합부 온도, Ta = 주위 온도, θ = 열저항)

PG (Power Gain)

TR의 베이스와 이미터사이(입력)에 신호 전력을 공급하면 콜렉터와 이미터(출력)사이에는 증폭된 전력이 나옵니다. 만약 TR입력측에 2W의 전력을 공급하였을 때 전력이 증폭되어 출력측에 100W의 전력이 나온다면 그 TR의 전력증폭도는 100 / 2 = 50이 된다고 합니다. 이와같이 입력측에 공급된 신호전력으로 출력측에 증폭되어 나오는 신호전력을 나누어 얻은 값을 전력 증폭도라 합니다. 전력 증폭도는 편의상 데시벨(db)라는 단위로 환산하여 나타내며 이것을 전력이득(PG : Power Gain)이라고 합니다. 전력 증폭도를 db로 환산하여 나타내면 음성 증폭기일 경우 귀에 느껴지는 정도를 곧 알 수 있으며 종합증폭도 계산이 간편해 진다는 장점이 있습니다.