절대최대정격은 한 순간이라도 넘어서는 안됩니다. 브레이크 다운으로 트랜지스터가 파괴되거나, hFE 가 저하하는 등 열화될 가능성이 있습니다. 단발 펄스의 경우, 사용 가능한 범위는 안전동작영역 (SOA) 을 확인하십시오. 연속 펄스의 경우에는 전력 계산이나 소자 온도 계산이 필요합니다. 자세한 판단 순서는 "사용 가능여부 판단 방법"ᆞ"소자 온도의 계산 방법" 을 참조하십시오. (또, "Derating" 에 관한 항목도 참조하십시오.)
바이폴라 트랜지스터는 입력 (베이스 단자) 에 IC 등의 전압출력을 연결하여 전압제어로 동작시키면, 동작이 불안정해집니다. IC 와 베이스 단자 간에 저항 (입력저항) 을 삽입하여 전류제어로서 동작시키면 동작을 안정화 할 수 있습니다. (출력전류는 입력전압에 대해 지수 관수적으로 변화하지만, 입력전류에 대해서는 리니어로 변화하기 때문입니다.) 이 입력저항을 내장한 것이 디지털 트랜지스터의 저항 R1 입니다.
입력이 전압인 경우와 전류인 경우의 트랜지스터 동작을 비교하였습니다.
전압 제어 입력 : 에미터 – 베이스 간 전압 VEB
전류 제어 입력 : 베이스 전류 IB
측정 회로도
이론식
입력-출력 특성
입력-출력 특성을 살펴보면 우측의 전류제어에서는 출력이 입력에 대해 리니어로 변화한 것에 비해, 좌측의 전압제어에서는 출력은 입력에 대해 지수 관수적으로 변화한 것을 볼 수 있습니다. 즉, 전압제어에서는 매우 미세한 입력 변화로 출력전류가 크게 변화하게 되어, 동작이 불안정해집니다.
예를 들어 우측 그래프에서는 입력전류가 40μA 에서 80μA 로 2배 변화하였을 때 출력전류는 9mA 에서 18mA 로 2배가 되지만, 좌측 그래프에서는 입력전압이 0.7V 에서 0.8V 로 불과 14% 만이 변화한 것만으로 출력전류가 10mA 에서 70mA 로 7배에 이르게 됩니다. 이로서는 입력전압에 미세한 노이즈가 침입한 것만으로 출력전류가 대폭 변화하게 되어, 실제 사용에는 적합하지 않습니다.
이와 같이 바이폴라 트랜지스터는 전류제어가 안정되므로, IC 의 전압출력을 베이스 전류로 변환하는데 입력저항 R1 이 필요합니다. 디지털 트랜지스터는 이 R1 을 내장하고 있으므로, 부품수나 스페이스 삭감에 적합합니다.
■저항 R2 에 대하여
ᆞ저항 R2 의 역할 : 리크 전류를 흡수하여 오동작을 방지한다.
저항 R2 는 입력측에서 들어오는 리크 전류나 노이즈 등을 GND로 떨어뜨려 트랜지스터의 오동작을 방지합니다.
미비한 전류라면 입력전류는 모두 GND 로 떨어지지만, 입력전류가 커지면 입력전류의 일부가 트랜지스터의 베이스로 유입하기 시작하여, 트랜지스터가 ON 이 됩니다.
입력전류가 작을 때는 모든 입력전류가 GND 로 떨어져, 트랜지스터는 ON 이 되지 않는다. (리크 전류 등으로 오동작 없음)
입력전류가 커지면, 입력전류의 일부가 베이스로 흘러들어가, 트랜지스터가 ON 이 된다. (통상 ON 상태)
디지털 트랜지스터 동작 시에는 내장 트랜지스터의 에미터 베이스 간 (EB 간) 의 순방향으로 베이스 전류가 흐르므로, EB 사이에는 순방향전압 (25℃ 에서 약 0.7V) 이 가해집니다. 디지털 트랜지스터는 내장 트랜지스터의 EB 사이와 저항 R2 가 병렬 접속되어 있으므로, R2 에도 같은 0.7V 가 인가됩니다. 따라서 R2 에는 IR2=0.7V/10KΩ=70μA 의 전류가 흐르게 됩니다.
입력전압 Vin 이 5V 인 경우, IN 단자의 전위가 5V 이고 내장 트랜지스터의 EB 간 전위차가 0.7V 이므로, 저항 R1 의 양단에는 5V - 0.7V = 4.3V 의 전압이 가해지게 됩니다. 따라서 R1 에는 IR1=4.3V/10KΩ = 430μA 의 전류가 흐르게 됩니다.
따라서 내장 트랜지스터의 베이스에는 430μA - 70μA = 360μA 의 전류가 흐르게 됩니다.
이와 같은 계산으로 내장 트랜지스터에 흐르는 베이스 전류를 산출할 수 있습니다. 디지털 트랜지스터를 충분히 ON 시키기 (=출력전압 Vo(on) 을 작게 한다) 위해서는 출력전류 Io 가 내장 트랜지스터에 들어가는 베이스 전류의 10~20배 정도 이하가 되도록 출력전류 : Io 나 입력전압 Vin 을 조정하십시오. 입력전압 Vin 이 모자라 충분한 출력전류가 흐르지 못할 경우, 입력저항 R1 이 작은 타입의 디지털 트랜지스터를 사용하십시오.
온도가 25℃ 의 경우 에미터 베이스 간 순방향전압은 약 0.7V 인데, 온도가 변화한 경우 순방향전압은 1℃ 상승할 때마다 약 2.2mV 감소하므로, 예를 들어 50℃ 의 경우 0.7V - (50℃ - 25℃) x 2.2mV = 0.645V 정도가 됩니다. 반대로 -40℃ 로 저하한 경우 0.7+ (25℃ - (-40℃)) x 2.2mV = 0.843V 정도가 됩니다. 이와 같이 온도에 따라서도 순방향전압 : VF 가 변화하므로 주의하십시오. 또 25℃ 에서의 순방향전압 0.7V 도 어디까지나 기준치입니다. ±0.1 정도 오차가 있을 수 있으므로 주의하십시오. 디지털 트랜지스터의 경우 내장 저항 R1, R2 에는 ±30% 정도의 편차가 있으므로 저항치가 최악인 경우를 감안하여 계산하십시오. 이와 같이 순방향전압이나 저항치에는 편차가 있으므로, 상기의 계산 방법은 어디까지나 기준임을 감안하십시오.
허용손실 (Pc) 은 주위온도 (Ta) 에 따라 경감 (derating) 할 필요가 있습니다. 아래 그래프에서 디지털 트랜지스터에 가해지는 전력을 주위온도에 따라 경감하십시오.
안전 동작 영역 (SOA) derating 도 필요하므로 자세한 내용은 "로옴의 트랜지스터를 안전하게 사용하기 위한 TR 사용 가능 여부 판단 방법" 을 참조하십시오. 또 전기적 특성으로는 예를 들어 바이폴라 트랜지스터 / 디지털 트랜지스터의 경우 입력전압 (VBE, VI(on), VI(off),) 과 hFE, GI는 온도에 따라 특성이 변동합니다. 전기적 특성 곡선 그래프에서 온도가 변화한 경우에도 동작에 문제가 없도록 설계하십시오. MOSFET 도 동일한 배려가 필요합니다.
기존에는 RoHS 지침에 대응하는 브롬계 난연제를 포함한 몰드 수지를 사용하였으나, 환경 영향을 한층 더 저감하기 위해, 할로겐 프리 수지를 채용하고 있습니다. 로옴의 할로겐 프리의 정의(균질 재료 속에) : (1)염소가 900ppm 이하 (2)브롬이 900ppm 이하 (3)염소 및 브롬의 합계 함유율이 1500ppm 이하 (4)이산화 안티몬이 1000ppm 이하 이는 IEC61249의 규정에 적합하며, 환경 관리가 까다로운 유럽 주요 메이커의 요구치를 만족하는 것입니다.
VI(ON)Min : 디지털 트랜지스터가 ON인 영역의 최소 입력전압치입니다. 따라서, ON 상태에서 OFF 상태로 변화시키기 위해서는 이 최소 입력전압치보다 더 낮출 필요가 있습니다. VI(OFF)Max. : 디지털 트랜지스터가 OFF 상태 유지할 수 있는 영역의 최대 입력전압치입니다. 따라서, OFF 상태에서 ON 상태로 변화시키기 위해서는 이 최대 입력전압치보다 더 높일 필요가 있습니다.