트랜지스터(BJT)의 미터 검사

바이폴라 트랜지스터는 PNP 또는 NPN의 3층 반도체 "샌드위치"로 구성됩니다. 따라서 트랜지스터는 아래 그림과 같이 멀티미터의 "저항" 또는 "다이오드 검사" 기능으로 테스트할 때 연속적으로 연결된 두 개의 다이오드로 등록됩니다. 검정색 음극(-) 리드가 있는 베이스의 낮은 저항 판독값은 PNP 트랜지스터 베이스의 N형 재료에 해당합니다. 기호에서 N형 재료는 이 예의 베이스인 베이스-이미터 접합의 화살표로 "가리키는" 것입니다. P형 에미터는 베이스-에미터 접합의 화살표의 다른 쪽 끝인 에미터에 해당합니다. Collector는 Emitter와 매우 유사하며 PN 접합의 P형 재료이기도 합니다.

PNP 트랜지스터 미터 검사:(a) 순방향 B-E, B-C, 저항이 낮습니다. (b) 역 B-E, B-C, 저항은 ∞입니다.

여기에서는 PN 접합을 확인하기 위해 단일 연속성 범위(저항) 기능만 있는 멀티미터를 사용한다고 가정합니다. 일부 멀티미터에는 각각 고유한 목적이 있는 저항 및 "다이오드 검사"의 두 가지 개별 연속성 검사 기능이 장착되어 있습니다. 미터에 지정된 "다이오드 검사" 기능이 있는 경우 "저항" 범위 대신 이 기능을 사용하십시오. 그러면 미터는 전류 전도 여부뿐만 아니라 PN 접합의 실제 순방향 전압을 표시합니다.

물론 미터 판독값은 NPN 트랜지스터의 경우 정반대이며 두 PN 접합이 다른 방향을 향합니다. 베이스에 빨간색(+) 리드가 있는 낮은 저항 판독값은 NPN 트랜지스터의 "반대" 조건입니다.

이 테스트에서 "다이오드 검사" 기능이 있는 멀티미터를 사용하면 이미터-베이스 접합이 컬렉터-베이스 접합보다 약간 더 큰 순방향 전압 강하가 있음을 알 수 있습니다. 이 순방향 전압 차이는 트랜지스터의 에미터와 컬렉터 영역 사이의 도핑 농도의 차이로 인한 것입니다. 에미터는 컬렉터보다 훨씬 더 많이 도핑된 반도체 재료 조각으로, 베이스와의 접합이 더 높은 순방향 전압을 생성하게 합니다. 드롭.

이것을 알면 표시되지 않은 트랜지스터에서 어느 와이어가 어느 것인지 결정할 수 있습니다. 불행히도 트랜지스터 패키징이 표준화되지 않았기 때문에 이것은 중요합니다. 물론 모든 바이폴라 트랜지스터에는 3개의 와이어가 있지만 실제 물리적 패키지에서 3개의 와이어 위치는 보편적이고 표준화된 순서로 정렬되지 않습니다.

기술자가 바이폴라 트랜지스터를 찾아 "다이오드 검사" 모드로 설정된 멀티미터로 연속성을 측정한다고 가정합니다. 한 쌍의 전선 사이를 측정하고 미터에 표시된 값을 기록하여 기술자는 아래 그림과 같은 데이터를 얻습니다.

<울>

1(+) 및 2(-)와이어 접촉 미터:"OL"

1(-) 및 2(+)와이어 접촉 미터:"OL"

미터 접촉 와이어 1(+) 및 3(-):0.655V

1(-) 및 3(+) 와이어에 접촉하는 미터:"OL"

미터 접촉 와이어 2(+) 및 3(-):0.621V<

2(-) 및 3(+) 와이어에 접촉하는 미터:"OL"

알 수 없는 바이폴라 트랜지스터입니다. 어떤 단자가 이미 터,베이스 및 콜렉터입니까? 터미널 간 Ω 미터 판독값.

전도 미터 판독값을 제공하는 테스트 포인트의 유일한 조합은 와이어 1 및 3(1의 빨간색 테스트 리드 및 3의 검은색 테스트 리드) 및 와이어 2 및 3(2의 빨간색 테스트 리드 및 3의 검은색 테스트 리드)입니다. 이 두 판독값은 반드시 에미터-베이스 접합(0.655볼트) 및 컬렉터-베이스 접합(0.621볼트)의 순방향 바이어스를 나타냅니다.

이제 우리는 두 세트의 전도성 판독값에 공통인 하나의 와이어를 찾습니다. 베이스는 두 세트의 PN 접합(이미터-베이스 및 컬렉터-베이스)에 공통적인 3층 장치의 유일한 레이어이기 때문에 트랜지스터의 베이스 연결이어야 합니다. 이 예에서 해당 와이어는 1-3 및 2-3 테스트 포인트 조합 모두에 공통인 3번입니다. 두 미터 판독값 세트 모두에서 검은색 (-) 미터 테스트 리드가 와이어 3에 닿았는데, 이는 이 트랜지스터의 베이스가 N형 반도체 재료(검은색 =네거티브)로 만들어졌음을 알려줍니다. 따라서 트랜지스터는 아래 그림과 같이 와이어 3에 베이스, 와이어 1에 이미터, 와이어 2에 컬렉터가 있는 PNP입니다.

<울>

E 및 C 하이 R:1(+) 및 2(-):"OL"

C 및 E 하이 R:1(-) 및 2(+):"OL"

E 및 B 순방향:1(+) 및 3(-):0.655V

E 및 B 반전:1(-) 및 3(+):"OL"

C 및 B 순방향:2(+) 및 3(-):0.621V

C 및 B 반전:2(-) 및 3(+):"OL"

Ω 미터로 식별되는 BJT 단자.

이 예의 베이스 와이어는 아닙니다. 바이폴라 트랜지스터의 3층 "샌드위치" 모델에서 기대할 수 있는 것처럼 트랜지스터의 중간 리드. 이것은 꽤 자주 발생하며 전자공학을 처음 배우는 학생들을 혼동시키는 경향이 있습니다. 어떤 리드가 어느 쪽인지 확인하는 유일한 방법은 미터를 확인하거나 트랜지스터의 특정 부품 번호에 대한 제조업체의 "데이터 시트" 문서를 참조하는 것입니다.

전도율 측정기로 테스트할 때 바이폴라 트랜지스터가 2개의 연속 다이오드처럼 동작한다는 것을 아는 것은 순수하게 미터 판독값으로 알려지지 않은 트랜지스터를 식별하는 데 도움이 됩니다. 트랜지스터의 빠른 기능 점검에도 도움이 됩니다. 기술자가 6개의 테스트 리드 조합 중 2개 이상 또는 2개 미만에서 연속성을 측정하면 트랜지스터에 결함이 있음을 즉시 알 수 있습니다(그렇지 않으면 결함이 아님 바이폴라 트랜지스터가 아니라 다른 것—확실한 식별을 위해 부품 번호를 참조할 수 없는 경우 분명한 가능성이 있습니다!). 그러나 트랜지스터의 "2개의 다이오드" 모델은 그것이 증폭 장치로 작동하는 방식과 이유를 설명하지 못합니다.

이것을 더 잘 설명하기 위해 트랜지스터를 나타내는 개략 기호 대신 아래 그림의 물리적 다이어그램을 사용하여 트랜지스터 스위치 회로 중 하나를 살펴보겠습니다. 이렇게 하면 두 개의 PN 접합을 더 쉽게 볼 수 있습니다.

순방향 바이어스 베이스-이미터 접합에 흐르는 작은 베이스 전류는 역방향 바이어스 베이스-컬렉터 접합을 통해 큰 전류 흐름을 허용합니다.

회색 대각선 화살표는 이미 터-베이스 접합을 통한 전류 흐름 방향을 보여줍니다. 이 부분은 전류가 P형 베이스에서 N형 이미터로 흐르기 때문에 의미가 있습니다. 접합은 분명히 순방향 바이어스됩니다. 그러나 베이스-컬렉터 접합은 완전히 다른 문제입니다. 회색의 두꺼운 화살표가 컬렉터에서 베이스로의 전류 흐름 방향(아래쪽)을 가리키는 방법에 주목하십시오. P형 재질의 베이스와 N형 재질의 컬렉터 사용. 베이스와 컬렉터는 전류의 흐름을 반대하는 역 바이어스에 있습니다. 그러나 포화 트랜지스터는 램프의 조명에서 알 수 있듯이 컬렉터에서 이미 터까지 전류 흐름에 대한 반대가 거의 없습니다!

그렇다면 바이폴라 트랜지스터의 단순한 "2개 다이오드" 설명 모델을 무시하는 무언가가 여기서 일어나고 있음이 분명합니다. 트랜지스터 동작에 대해 처음 배울 때 아래 그림과 같이 두 개의 백투백 다이오드로 나만의 트랜지스터를 구성하려고 했습니다.

한 쌍의 백투백 다이오드는 트랜지스터처럼 작동하지 않으며 전류가 램프를 통해 흐를 수 없습니다!

트랜지스터에서 베이스-컬렉터 접합의 역 바이어스는 트랜지스터가 차단 모드에 있을 때(즉, 베이스 전류가 없을 때) 컬렉터 전류를 방지합니다. 베이스-이미터 접합이 제어 신호에 의해 순방향 바이어스되면 전류가 해당 PN을 통해 "잘못된 방향"으로 가고 있음에도 불구하고 베이스-컬렉터 접합의 정상 차단 동작이 무시되고 전류가 컬렉터를 통해 허용됩니다. 접합. 이 동작은 반도체 접합의 양자 물리학에 따라 달라지며 두 접합의 간격이 적절하고 세 층의 도핑 농도가 적절하게 비례할 때만 발생할 수 있습니다. 직렬로 연결된 두 개의 다이오드가 이러한 기준을 충족하지 못합니다. 상단 다이오드는 베이스 와이어 루프의 하단 다이오드를 통해 흐르는 전류의 양이 아무리 많아도 역 바이어스되면 "켜질" 수 없습니다. 자세한 내용은 2장 바이폴라 접합 트랜지스터를 참조하십시오.

도핑 농도가 트랜지스터의 특수 능력에서 중요한 역할을 한다는 것은 컬렉터와 에미터가 상호 교환할 수 없다는 사실에 의해 더욱 입증됩니다. 트랜지스터를 단순히 두 개의 연속적인 PN 접합으로 보거나 단순히 재료의 일반 N-P-N 또는 P-N-P 샌드위치로 보면 트랜지스터의 한쪽 끝이 컬렉터 또는 에미터 역할을 할 수 있는 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 이것은 사실이 아닙니다. 회로에서 "역방향"으로 연결된 경우 베이스-컬렉터 전류는 컬렉터와 이미 터 사이의 전류를 제어하지 못합니다. 바이폴라 트랜지스터의 에미터 및 컬렉터 층이 동일한 도핑 유형이라는 사실에도 불구하고 (N 또는 P), 컬렉터와 에미터는 확실히 동일하지 않습니다!

베이스-이미터 접합은 순방향 바이어스이기 때문에 전류를 허용하지만 베이스-컬렉터 접합은 역 바이어스됩니다. 베이스 전류의 작용은 컬렉터를 통한 전류의 "게이트 열기"로 생각할 수 있습니다. 보다 구체적으로, 베이스-에미터 전류의 주어진 양은 제한된 양을 허용합니다. 베이스-컬렉터 전류.

다음 섹션에서는 이 트랜지스터의 전류 제한에 대해 더 자세히 조사할 것입니다.

검토:

<울>

'저항' 또는 '다이오드 검사' 모드에서 멀티미터로 테스트한 트랜지스터는 2개의 백투백 PN(다이오드) 접합처럼 작동합니다.

이미터-베이스 PN 접합은 에미터 반도체 층의 더 많은 도핑 때문에 컬렉터-베이스 PN 접합보다 약간 더 큰 순방향 전압 강하를 보입니다.

역 바이어스된 베이스-컬렉터 접합은 일반적으로 이미터와 콜렉터 사이의 트랜지스터를 통해 흐르는 전류를 차단합니다. 그러나 전류가 베이스 와이어를 통해 유입되면 해당 접합이 전도되기 시작합니다. 기본 전류는 컬렉터를 통해 제한된 특정 양의 전류에 대해 "게이트를 여는 것"으로 생각할 수 있습니다.

관련 워크시트:

<울>

BJT(바이폴라 접합 트랜지스터) 이론 워크시트