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트랜지스터란? 트랜지스터 히스토리

 

트랜지스터란 이런 것…

1. 1948년, 벨 전화 연구소에서 탄생

당시 전자 공업계에서는 큰 충격이 되었던 트랜지스터의 발명은 1948년에 이루어졌습니다.
그리고 이 때야말로 오늘 날의 전자 시대의 막이 열린 때였습니다. 그 후 컴퓨터를 비롯한 전자 기술이 급속히 발전하였습니다. 우리의 생활이 이토록 풍부할 수 있도록 기여한 발명자 W. 쇼크레, J. 버딘, W. 브랫틴의 3명의 물리학자가 노벨상을 수상한 것은 당연한 것이라 할 수 있습니다.
앞으로도 트랜지스터의 발명과 대적할 만한 위대한 발전이 있을지… 무엇보다 트랜지스터가 현대에 그 만큼 큰 영향을 미쳤음은 틀림없는 사실입니다.

2. 게르마늄에서 실리콘으로

트랜지스터는 당초 게르마늄이란 물질(반도체)로 만들어졌습니다.
그러나 게르마늄은 약 80°C 정도에서 파괴된다는 결점이 있어, 지금은 대부분이 실리콘으로 만들어집니다. 실리콘은 약 180°C 정도의 열에도 견딜 수 있는 물질입니다.

3. 트랜지스터의 역할은 "증폭" 과 "스위칭"

라디오를 예로 들어봅시다. 공중을 통해 전해진 매우 미약한 신호의 강약을 확대(증폭)하여 스피커를 울리는 것. 이러한 역할을 하는 것이 트랜지스터의 증폭 작용입니다.
입력 신호의 파형을 바꾸지 않고 그 전압과 전류의 크기만을 확대하는 것입니다. 이러한 역할은 아날로그 신호일 경우이며, 컴퓨터 등에서 사용되는 디지털 신호의 경우, 트랜지스터는 0과 1을 전환하는 스위치의 역할을 합니다.
IC 와 LSI 는 결국 트랜지스터의 집합이며, 그 역할의 기본이 되는 것은 트랜지스터의 증폭 작용입니다.

4. 저항과 트랜지스터가 1개의 칩으로...

기존에 기판 상에서 별도로 실장되었던 저항과 트랜지스터에 지목하여,
트랜지스터 칩에 저항을 내장한 것이 디지털 트랜지스터입니다.
이 디지털 트랜지스터의 메리트 :

  1. 실장 면적 삭감
  2. 실장 시간 삭감
  3. 부품수 삭감

디지털 트랜지스터

디지털 트랜지스터는 로옴의 특허입니다.
저항 내장 트랜지스터는 로옴이 세계 최초로 개발하여 특허를 취득하였습니다.

5. 베이스는 수도꼭지 이미터는 배관 콜렉터는 배출구

트랜지스터의 역할을 수도 기구와 비교해봅시다. 트랜지스터에는 3개의 다리가 있습니다. 각각 이미터, 베이스, 콜렉터라고 하며, 베이스는 수도 출구, 콜렉터는 배출구, 그리고 이미터는 배관이라고 할 수 있습니다. 수도꼭지를 약한 힘 (베이스의 입력 신호) 으로 조절함으로써 뿜어 나오는 대량의 물 (콜렉터로 흐르는 전류)을 조절한다… 이와 같이 생각하면 보다 쉽게 이해할 수 있습니다.

베이스는 수도꼭지 이미터는 배관 콜렉터는 배출구

6. 보다 상세한 설명입니다

그렇다면 좀 더 자세하게 트랜지스터의 증폭 원리를 그림 1 및 그림 2를 사용하여 설명하도록 하겠습니다. 입력 전압 e와 바이어스 전압 E1 으로 만들어지는 베이스와 이미터 간의 전압 (VBE) 에 비례한 전류 (IB) 의 hfe(※1) 배의 전류 (IC) 가 콜렉터를 통해 흐르게 됩니다. 이 콜레터 전류 IC가 저항 RL을 흐르게 됨으로써 IC × RL 의 전압이 저항 RL의 양 끝에 나타납니다. 결국 입력 전압 e 가 ICRL 이라는 전압으로 변환 (증폭) 되어 출력되는 것입니다.

(※1) hfe: 트랜지스터의 직류 전류 증폭율

그림 2

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