트랜지스터 데이터 시트의 이해(2)

2. ON CHARACTERISTICS(동작 특성)

이 규격들은 정방향으로 바이어스된 부품의 DC(직류적) 성능을 나타내고(VBE 는 0.7V 보다 크거나 같을 때),
컬렉터 전류가 흐르거나 "ON" 상태가 되도록 하는 값 들이다.

표 2의 DC 특성은 절대적인 값들이 아니다, 그러나 생산자에 의해 어느정도 시험된 값이다.

이런 이유로 표의 데이터는 테스트 조건("Ic=1mA, Vce=10v" 같은 표시)과 함께 보여진다.

HFE 는 트랜지스터의 DC 전류 이득 측정값이다(HFE 를 나타내는 방법을 보라)
그것은 트랜지스터를 선형 영역에 바이어스하기 위해 사용된다.(A급 증폭기에서),

대개 1mA와 10mA 의 두가지 다른 컬렉터 전류에서의 HFE 값이 데이터 시트에 제공된다.
대부분의 QRP 회로는 IC 가 5mA 보다 작게 바이어스 되고(배터리 절약을 위해), Ic=1mA 에서의 HFE 가 보통 사용된다.

HFE 는 또한 트랜스터와 트랜지스터간에 차이가 있다.

이것은 데이터 시트에서 HFE(min) 과 HFE(max)를 동시에 표시하는 이유다.

제조사는 2N2222 들의 커다란 묶음을 테스트하고 Ic=1mA 에서 50(HFE최소) 부터 150(HFE최대)로 HFE 범위를 결정한다.

(표 2에서 볼 수 있다) 통계적으로, 대개의 트랜지스터의 HFE는 50 에서 150 사이 또는 약 100 으로 떨어질 것이다.
이것은 대부분의 디자인 가이드(guide)들이 바이어스 계산에 HFE=100 값을 사용하는 것을 권장하는 이유이다.
2N3904 는 높은 DC 전류 이득을 가지고 있고, 이 트랜지스터에는 가끔 HFE=150 이 권장된다.

Ic=1, 10mA 에서의 HFE 최소와 최대는 로그적 그래프로 보여질 수 있다.(그림1 에서의 line1 과 2)

평균값 HFE(typ) 은 그림 1에서 line 3 으로 보여진다.
이것은 당신에게 컬렉터 전류 변화에 따른 HFE(typ)를 보여준다.

HFE 의 값은 별로 중요하지 않다. HFE=100 이라고 할 때, 50 이라도 99% 작동할 것이다.
대게 일반적인 용도의 NPN 트랜지스터는 전형적으로 Ic=1mA 에서 HFE=100 이 들어맞는 값이다.

그림2 에서 HFE 50 과 100 에서의 Ib(베이스전류) 대 Ic(컬렉터전류) 그래프를 보인다.

포화 전압 VCE(sat) 와 VBE(sat)는 트랜지스터의 선형작동 한계 영역을 정한다, 다시 말해 포화영역 표시이다.
트랜지스터를 포화시킨 스위치(역주:On/Off 로 사용할 때)로서 작동시킬 때 이것은 중요하다.
무전기에서 키잉 트랜지스터(역주:송수신전환 따위의 스위칭 작동)가 포화 스위치의 한 예이다.

역주: HFE 에 대해서
트랜지스터는 베이스와 이미터간에 전류를 흘리면, 이 전류에 TR 의 HFE 값(전류 이득, 전류 증폭률 이라고도 합니다)
을 곱한 만큼의 전류가 컬렉터를 따라 흐릅니다.
HFE 100 을 가진 TR 이라면, 베이스에 1mA 를 흘리면 컬렉터에는 100mA 가 흐릅니다,
HFE 는 같은 형번의 TR 이라도 일정한 값을 나타내지 않습니다. 즉 편차가 매우 크지요.

역주 : 포화전압에 대해서
VCE(sat) 와 VBE(sat) 값 이상이 되어야 트랜지스터가 완전한 On 상태가 되었다는 것을 의미 합니다.
2N2222 를 예를들면, Ic=150mA 를 흘리는데, VCE(sat) 는 0.4V 이상 필요합니다.
그 이하 전압으로는 부하에 150mA 를 흘릴 수가 없다는 뜻이고, 다시말해 부하에 걸릴 전압+0.4V 이상의 전원전압이 필요함을 의미 합니다.
당연한 얘기지만 컬렉터에 전류를 흘려서 ON 상태로 만드려면 베이스에도 전류가 흘러야 됩니다.
이때 베이스에 필요한 전압을 규정하는게 VBE(sat) 입니다. 데이터 시트를 보시면 알겠지만 VBE 간 전압이 1.3V 는 필요하다고 나와 있지요.
이것은 단순히 On/Off(릴레이 등을 작동시키거나 LED나 전구 따위를 On/Off 시키는 등의) 하려는 의도로 사용하는 경우 아주 기본적으로 알아야 할 사항 입니다.