BJT2(DC해석하는법, 부하점이란)

BJT DC해석(active mode)
; BJT가 어디에서 동작하는지 확인하는 것이다.

 DC해석은 보통, BJT DC동작(어느 mode인지) 파라미터(parameter)인
VCE, VBE와 IB, IC, IE를 구하는 것이다. (β를 안다면 전류는 IB만 구해도 된다)
 이를 위해서 아래 1의 과정을 따라간다.

왼쪽회로에 적용해서 오른쪽으로 바꿨다.

 

1. KVL을 적용한다.
  : active mode에서 동작하는 것을 잊지말자.   <=> 
    V_BB - V_BE(ON) >= 0

1.1 B-E 루프

1.2 C-E루프  

1.3 TR의 전류관계
  1.  I_C = (β_DC)(I_B)

2.  I_E = (β_DC)(I_B)

=> 이 식들을 연립하면 된다.

예제1)

예제2)

2. 등가회로
; BE는 forward bias로 V_BE(ON)인 일정한 전압이 걸리는
다이오드가 된다.
; CE는 emitter방향으로 전류가 흐르는 전류원이 된다. 
; 이것들은 이미 BJT원리에서 설명했다.





3. 부하선(load line)과 동작점(Q점)
[IB 수식써있는 건 신경쓰지 말길 바란다, 이 회로를 참고하길]
 

3.1 입력부하선
  ; V_BE와 I_B 의 관계 [V =IR로 어떤 부하의 관계가 있는지..]

- 즉, 입력이 I_B 니까, I_B 에 부하가 어떻게 걸려서  V_BE가 나타나는지 궁금했던 것이다.(입력부하)

- 즉, V_BE 가 변할때 I_B 의 변화를 그린 그래프(line)이다.(보통 전압을 입력시키니까)
 
3.1.1 식유도
: I_B와 V_BE 가 동시에 들어간 식을 구하자, B-E루프 KVL

[IB가 종속, VBE가 독립변수의 형태로 만들기]
 
=>  부하선 기울기 

 최대 베이스 전류 

3.2 출력부하선
; V_CE와 I_C 의 관계 [V =IR로 어떤 부하의 관계가 있는지..]
 즉, 출력이 I_C 니까, V_CE 에 부하가 어떻게 걸려서 I_C
가 나타나는지 궁금했던 것이다.(입력부하)
즉, V_CE 가 변할때 I_C 의 변화를 그린 그래프(line)이다.(보통 전압을 입력시키니까)


3.2.1 식 유도 
 : I_C 와 V_CE 가 동시에 들어간 식을 구하자, C-E루프 KVL

 <=> 

[IC가 종속, VCE가 독립변수의 형태로 만들기]
=> 따라서, 부하선 기울기 

=> 최대 베이스 전류 

그래프로 나타내면 아래의 형태로 나타난다. 당연히, VBE - IB와, VCE - IC는 같은 모양이다. 식의 형태가 같으니까.

부하선의 의미
: V_BE 를 정하면 I_B 가 정해지고, V_CE 를 정하면  I_C
가 정해진다. 즉, V_BE , V_CE 로 결정이 난다.

또한, 

의 전압에서 I_B 값이 동작점이 되고, 출력부하선과, BJT 동작모드 그래프의 교점이 동작점이 된다.

Q. 출력부하선과, BJT동작모드 그래프 둘다 V_CE, I_C 인데 왜 그래프가 다를까요??
    => 출력부하선은 active mode, Common emitter가 가정되있어서 그렇습니다.
BJT하나만 떼어놓고 본다면, 차단 -> 포화 -> 활성의 그래프가 되야합니다.



 정리
 부하선
 : 외부에서 걸어주는 전압에 따라, 부하선 위에 동작점이 위치함.(전류값을 얻을 수 있는 그래프)
 : TR에 흐를 수 있는 전압, 전류의 가능한 범위.


 동작점
 : TR에 실제로 흐르고 있는(현재 동작하고있는) 전류 전압 값.

정의로 부터, 동작점은, 부하점의 한 지점이 될 수 밖에 없다.


      
예제3)

- 전제 : 순방향 active 모드에서 동작.
-> 확인작업 : 
V_BE(ON)  => I_CQ => V_CEQ
 
V_CEQ > V_BE(ON)으로 활성모드를 확인한다.
IC, VBE, VCE 구했으니까 동작점을 찾을 수 있다.
(IB,IE는 바로 구할 수 있음)


출처 : KOCW. 전자회로. 영남대학교. 김성원
http://contents.kocw.or.kr/contents4/html/2013/Yeungnam/KimSungwon/5-2/default.htm