전자 회로-1

Electronic Devices and Electronic Devices and Circuit TheoryCircuit Theory

Dept. of Dept. of MechatronicsMechatronicsDongDong--HeeHee, Lee, Lee

2005. 022005. 02

The History of ScienceThe History of Science

1904

1906J. A. FlemingJ. A. Fleming진공관진공관 다이오드다이오드

Lee De ForestLee De Forest33극관극관(triode)(triode)

AudionAudion

1930

44극관극관((tetrodetetrode))55극관극관((pentedepentede))

1947

Bell Bell 연구소연구소(Walter H. (Walter H. BrattainBrattain, John , John BardeenBardeen))12/23 Point12/23 Point--contact transistor contact transistor 개발개발

2/23 2/23 한일한일 의정서의정서 체결체결, , 경부선경부선 준공준공

19051905년년 아인슈타인아인슈타인--특수상대성특수상대성 이론이론

19111911년년 러드퍼드러드퍼드--원자핵원자핵 발견발견

19161916년년 아인슈타인아인슈타인--일반상대성일반상대성 이론이론

19451945년년 미국미국--원자폭탄원자폭탄 제조제조

19461946년년 존에커드존에커드, , 모클리모클리--ENIACENIAC

19481948년년 우장춘우장춘--씨없는씨없는 수박수박

19601960년년 메이먼메이먼--레이저레이저 발명발명

19611961년년 가가린가가린--우주여행우주여행

19691969년년 아폴로아폴로 달착륙달착륙

19921992년년 우리별우리별 11호호

19961996년년 패스파인더패스파인더

1961

TR TR 집적도집적도--10101970

LSILSI

19101910년년 일제일제 강점기강점기

What is SemiWhat is Semi--Conductor ?Conductor ?

insulator ConductorSemi-

Conductor

1210 [ ]cmρ ≅ Ω 610 [ ]cmρ −≅ Ω

CopperCopperMicaMica

50[ ]cmρ ≅ Ω350 10 [ ]cmρ ≅ × Ω

GermaniumGermanium

SiliconSilicon

Conductivity of The MaterialConductivity of The Material

SemiSemi--ConductorConductor도체도체(conductor)(conductor)와와 절연체절연체(insulator)(insulator)사이의사이의 전기적인전기적인 전도도를전도도를 가지는가지는 물질물질

Specific Resistance (Specific Resistance (고유저항고유저항, , 固有抵抗固有抵抗))

표준표준 형태의형태의 도체가도체가 가지는가지는 고유의고유의 전기저항전기저항, , 단위는단위는 [ ], [ ]m cmΩ Ω

ρ1[ ]cm

1[ ]cm

The Covalent Bounding of Silicon AtomThe Covalent Bounding of Silicon Atom

Si Si

SiSi

Si

Si

Si

Si

SiSiSi Si

SiSiSi Si

Why Silicon or Germanium ?Why Silicon or Germanium ?불순물이불순물이 거의거의 없는없는 고순도의고순도의 결정을결정을 만들만들 수가수가 있기있기 때문때문 ( 1/ 10( 1/ 101010 ))

Si

Si

Si

Si

Si

Energy LevelEnergy Level

Valence Band

Conduction Band

EnergyEnergy EnergyEnergy EnergyEnergy

5[ ]gE eV>

Valence Band

Conduction Band

1.1[ ]( )

0.67[ ]( )g

g

E eV Si

E eV Ge

=

=ValenceValenceelectronselectrons

FreeFreeelectronselectrons

Valence Band

Conduction Band

OverlapOverlapbandband

InsulatorInsulator SeimconductorSeimconductor ConductorConductor

191[ ] 1.6 10 [ ]eV J−= ×

Extrinsic SemiExtrinsic Semi--Conductor : nConductor : n--typetype

Si Sb

SiSi

Si

Si

Si

Si

SiSiSi Si

SiSiSi Si

55족족 불순물불순물안티몬안티몬((SbSb), ), 비소비소(As), (As), 인인(P)(P)

도핑도핑 donordonor

The fifthThe fifthValance electron of Valance electron of SbSb

순수한순수한 제제 44족족 반도체반도체 원소인원소인 SiSi나나 GeGe에에 제제 55족족 원소원소((SbSb, As, P, As, P……))를를 첨가하면첨가하면 불순물불순물 원자의원자의 원자가원자가전자전자 중중 11개는개는 공유공유 결합에결합에 참여하지참여하지 못하고못하고 자유자유 전자로전자로 된다된다. . 이때이때, , 첨가되는첨가되는 불순물불순물 원자를원자를 자유전자자유전자를를 제공한다는제공한다는 의미에서의미에서 donordonor라라 한다한다..자유전자가자유전자가 발생한다발생한다 하더라도하더라도 nn--형형 반도체는반도체는 여전히여전히 전기적으로는전기적으로는 중성인중성인 상태이다상태이다..

Valence Band

Conduction Band

gEDonorDonor

Energy levelEnergy level

0.05[ ]( )

0.01[ ]( )g

g

E eV Si

E eV Ge

=

=

Extrinsic SemiExtrinsic Semi--Conductor : pConductor : p--typetype

Si B

SiSi

Si

Si

Si

Si

SiSiSi Si

SiSiSi Si

33족족 불순물불순물붕소붕소(B), (B), 갈륨갈륨((GaGa), ), 인듐인듐(In)(In)

도핑도핑 acceptoracceptor

Hole of BoronHole of Boron

순수한순수한 제제 44족족 반도체반도체 원소인원소인 SiSi나나 GeGe에에 제제 33족족 원소원소(B, (B, GaGa, In, In……))를를 첨가하면첨가하면 불순물불순물 원자의원자의 원자가원자가전자전자 중중 11개는개는 공간이공간이 비어있게비어있게 되며되며, , 이렇게이렇게 비어비어 있는있는 상태를상태를 정공정공(hole)(hole)이라이라 한다한다. . 정공은정공은 자유전자자유전자를를 쉽게쉽게 받아들이므로받아들이므로, , 정공을정공을 제공한다는제공한다는 의미에서의미에서 첨가첨가 불순물을불순물을 acceptoracceptor라라 한다한다..정공이정공이 발생한다발생한다 하더라도하더라도 pp--형형 반도체는반도체는 여전히여전히 전기적으로는전기적으로는 중성인중성인 상태이다상태이다..

Manufacturing of SemiManufacturing of Semi--ConductorConductor1. 1. 반도체반도체 웨이퍼웨이퍼 제작제작 과정과정

단결정단결정 성장성장

단결정 성장은 실리콘 웨이퍼 제조를 위한 첫번째 공정이다. 고순도의 일정한 모양이 없는 폴리 실리콘이 고도로 자동화된 단결정 성장로 속에서 단결정봉으로 변형된다. 고진공 상태에서 섭씨 1400도 이상의 고온에 녹은 폴리 실리콘은 정밀하게 조절되는 조건하에서 큰 직경을 가진 단결정봉으로 성장하며, 이와 같은 성장과정이 끝나면, 단결정봉은 실내온도로 식혀지고 각각의 단결정봉이 여러 조건에 부합되는지를 평가하게 되고, 단결정봉은 부분별로 가공되어 정확한 직경을 갖게 된다.

규소봉규소봉 절단절단

성장된 규소봉을 균일한 두께의 얇은 웨이퍼로 잘라낸다. 웨이퍼의 크기는 규소봉의 구경에 따라 3",4",6",8"로 만

들어지며 생산성향상을 위해 점점 대구경화 경향을 보이

고 있음

웨이퍼웨이퍼 표면표면 연마연마

세척세척 및및 검사검사

웨이퍼의 한쪽면을 연마하여 거울면처럼

만들어주며, 이 연마된 면에 회로패턴을

그려넣게 됨

경면연마 과정을 거친 웨이퍼의 표면에 있는 오염물을 제거한다. 이 공정에서 웨이퍼에 있는 미립자

오염물, 금속, 유기 오염물질을 세척하게 된다. 세척 공정은 미립자, 금속, 유기물에 대하여 대단히 엄

격한 규정을 적용하는 청정실 환경에서 이루어지며, 마지막 세척공정을 거친 웨이퍼들은 0.1 크기의

미립자까지 검출할 수 있는 레이저 검사 장치로 검사한다.

회로회로 설계설계

MASK(RETICLE) MASK(RETICLE) 제작제작

CAD(Computer Aided Design)시스템을 사용하여 전자회로와 실제 웨이퍼 위에 그려질 회로패턴을

설계한다.

설계된 회로패턴을 E-beam (electron beam evaporator : 전자선 증착기) 설비로 유리판 위에 그려MASK(RETICLE) 제작E-beam/Thermal evaporator는 각종 금속(Au, Al, Ti, Cr, In, Ni)과 유전체(SiO2)의 박막을 기판 위에증착할 수 있는 장비이다. 진공도는 1.0 ( 10-6 Torr)까지 얻을 수 있다. 박막 증착시에는 박막 두께 측정 센서를 통해 박막의 두께를 확인하며 공정을 진행할 수 있다.

산화산화(Oxidation) (Oxidation) 공정공정

감광액감광액(PR : Photo Resist) (PR : Photo Resist) 도포도포

빛에 민감한 물질인 PR를 웨이퍼 표면에 고르게 도포시킴

고온(800~1200)에서 산소나 수증기를 실리콘 웨이퍼표면과 화학반응시켜 얇고 균일한 실리콘산화막 (SiO2)를 현상시켜는 공정

노광노광(Exposure) (Exposure) 공정공정

현상현상(Development)(Development)

STEPPEE를 사용하여 MASK에 그려진 회로패턴에 빛을 통과시켜 PR막이 형성된 웨이퍼 위에 회로패턴을 사진 찍는 공정

웨이퍼 표면에서 빛을 받은 부분의 막을 현상시키는 공정 (일반 사진현상과 동일)

식각식각(Etching) (Etching) 공정공정

이온이온 주입주입(Ion Implantation)(Ion Implantation)

회로패턴을 형성시켜 주기 위해 화학물질이나 반응성 GAS를 사용하여 필요없는 부분을 선택적으로제거시키는 공정 이러한 패턴형성과정은 각 패턴층에 대해 계속적으로 반복된다.

회로패턴과 연결된 부분에 불순물을 미세한 GAS입자 형태로 가속하여 웨이퍼의 내부에 침투시킴으

로써 전자소자의 특성을 만든다. 이러한 불순물주입은 고온의 전기로 속에서 불순물입자를 웨이퍼내부로 확산시켜 주입하 는 DIFFUSION(확산)공정에 의해서도 이루어진다.

화학기상화학기상 증착증착(CVD : (CVD : ChmicalChmical Vapor Deposition) Vapor Deposition) 공정공정

금속금속 배선배선(Metallization)(Metallization)

GAS간의 화학반응으로 형성된 입자들을 웨이퍼 표면에 증착하여 절연막이나 전도성막을 형성

웨이퍼 표면에 형성된 각 회로를 알루미늄선으로 연결시키는 공정

웨이퍼 자동선별(EDS TEST) 웨이퍼에 형성된 IC칩들의 전기적 동작여부를 컴퓨터로 검사하여 불량품을 자동선별하는 공정

웨이퍼 절단(SAWING)웨이퍼상의 수 많은 칩들을 분리하기 위해 다이아몬드 톱을 사용하여 웨이퍼를 전달하는 공정

칩 집착(DIE ATTACH) 낱개로 분리되어 있는 칩 중 EDS TEST에서 실품으로 판정된 칩을 리드프레임(READ F RAME)위에 올려놓은 공정

금속연결(WIRE BONDING) 칩 내부의 외부연결단자와 리드프레임을 가는 금선으로 연결하여 주는 공정

성형(MOLDING) 연결 금선 부분을 보호하기 위해 화학수지로 밀봉해 주는 공정

최종 검사(FINAL TEST) 성형된 칩의 전기적 특성 및 기능을 컴퓨터로 최종 검사하는 공정으로 최종 합격된 제품들은 제품명과 회사명을 MARKING한 후 입고 검사를 거쳐 최종소비자에게 판매된다.

The Constructions of TransistorThe Constructions of Transistor

P

P

N

N

N

P 0.15in0.15in

0.001in0.001in

CollectorCollector

EmitterEmitter

BaseBase

CollectorCollector

EmitterEmitter

BaseBase

BB--C JunctionC Junction

BB--E JunctionE Junction

B

C

E

B

C

E

The Operation of TransistorThe Operation of Transistor

BaseBase

The State of NoThe State of No--Bias :Bias : 전기적인전기적인 중성중성 상태상태

NN PP NN

- - - -

- - - -

- - - -

- - - -

- - - -

- - - -

- - - -

- - - -

Free electron of Free electron of donordonor

Hole of acceptorHole of acceptor

CollectorCollectorEmitterEmitter


BaseBase

The State of NoThe State of No--Bias : Bias : 전압전압 장벽이장벽이 존재존재

NN PP NN

- - - -

- - - -

- - - -

- - - -

- - - -

- - - -

- - - -

- - - -

Free electron of Free electron of donordonor

Hole of acceptorHole of acceptor



BaseBase

The State of NoThe State of No--Bias : Bias : 전압전압 장벽이장벽이 존재존재

NN PP NN

- - -

- - -

- - -

- - -

- - -

- - -

- - -

- - -

Depletion regionDepletion region Depletion regionDepletion region

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+



BaseBase

The State of Forward BiasThe State of Forward Bias

NN PP NN

- - -

- - -

- - -

- - -

- - -

- - -

- - -

- - -

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

R R

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+ ++



BaseBase


NN PP NN

--

--

--

--

--

--

- - -

- - -

- - -

- - -

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

R R

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+ ++

+++

+++




BaseBase


NN PP NN

--

---

-

--

-

--

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

R R

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+ ++

+++

+++

---

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

--

-

-

-

---

EI

BI

CI

C B EI I I= +

The Amplification Circuits of TransistorThe Amplification Circuits of Transistor1. Common Base (C1. Common Base (C--B) CircuitB) Circuit

ER CR

BIEI CI

ER CR

BIEI CI

NPNNPN--TransistorTransistor PNPPNP--TransistorTransistor

Static forward current transfer ratio Static forward current transfer ratio hhFBFB : C: C--BB의의 직류직류 전류전류 이득이득

(0.95 ~ 0.99)C

E

Ioutput currentinput current I

α = = ≅

Emitter Emitter 전류의전류의 1~5% 1~5% 정도의정도의 일부만일부만 BaseBase로로 흐르고흐르고 대부분의대부분의 전류는전류는 CollectorCollector로로 흐른다흐른다..

2. Common Emitter (C2. Common Emitter (C--E) CircuitE) Circuit

BR

BBV

CR

+

-+

-

CCV

CI

BI EI

BR

BBV

CR

+

-

+

-CCV

CI

BI EI


CC--EE의의 직류직류 전류전류 이득이득

(50 ~ 100)C

B

Ioutput currentinput current I

β = = ≅

E B CI I I= + C

E

IIα = C

B

IIβ = 1

βαβ

=+ 1

αβα

=−

3. Common Collector (C3. Common Collector (C--C) Circuit : Emitter FollowerC) Circuit : Emitter Follower


CC--CC의의 직류직류 전류전류 이득이득

1B CE

B B

I IIoutput currentCurrent Gaininput current I I

β+= = = = +

BR

BBVER

+

-+

-

CCV

CI

BI

EI

BR

BBVER

+

-

+

-

CCV

CI

BI

EI

The DataThe Data--Sheet of TransistorSheet of Transistor

KST2222AKST2222A

4. Collector Characteristics of Common Emitter Circuit4. Collector Characteristics of Common Emitter Circuit

BR

BBV

CR

CCV

CI

BI

CEV

VBB를 조절하여 IB를 일정한 값으로 고정 시킨 후 VCE를 증가 시켜

Collector의 특성 곡선을 구한다.

C B CEOI I Iβ= ⋅ +0BI =

C BI Iβ= ⋅C BI Iβ= ⋅

Saturation RegionSaturation Region

CutCut--off Regionoff Region

Active RegionActive Region

The Bias of TransistorThe Bias of Transistor

BR

CR

+

-+

-

CI

BI EI1V 0.7V

50kΩ

1kΩ

9V100β =

1

2

3

4

5

6

1 2 3 4 5 6 7 8 90

3Q

2Q

1Q

CI [mA]

CEV [V]

10[ ]BI Aµ=

20[ ]BI Aµ=

30[ ]BI Aµ=

40[ ]BI Aµ=

50[ ]BI Aµ=

60[ ]BI Aµ=

Base – Emitte : Forward BiasBase – Collector : Reverse Bias고정 바이어스, 전압 궤환 바이어스, 전류 궤환 바이어스

Load Line

Operation Point

1. Operation Point and DC Load Line

2. Signal Distortion and Bias Stability

+

-

+

-

5[ ]CI mA=

50 [ ]BI Aµ=EI

1.7 V 0.7V

20kΩ

1kΩ

10V

100β =

5V

3Q

2Q

1Q

CEV

25[ ]BI Aµ=

75 [ ]Aµ

50 [ ]AµBQI

CEQV

CQI

Bias Stability

C

CO

ISI∆

=∆ BEV β is constant

안정도 S는 그 값이 작을 수록 안정하며, 일반적인 바이어스회로에서 20 ~ 30 이하로 제한되는 것이 바람직하다.

3. Fixed BiasCC BERB

BB B

V VVIR R

−= =

+

-VCC

RC

VCE

VBE

IC

IE

C B

CE CC B C

I IV V I R

ββ

=

= − ⋅ ⋅Bias Stability

1S β= +

Worst Bias stability

4. DC Bias with Emitter ResistorVCC

RB

VCE

VBE

VRB IB IC

IE

RE

IERE

( )1

( 1)

CC B B BE E E

E B

CC BEB

B E

V I R V I RI I

V VIR R

β

β

= + +

= +

−=

+ +

RC

VCE

VBE

IC

IE

RE

IERE

ICRC

VCC

CC C C CE E E

CC CEC

C E

V I R V I RV VIR R

= + +−

=+

5. Self Bias

RC

R1

VCE

VBE

VB

IB IC

IE

RE

IERE

ICRC

VCC

R2

VO

R1

VB

I1

RiRE

VCC

R2

IB

I2

R1

VB

RE

VCC

R2

I1

I2

IB

Ri >> RB2

(1 )i ER Rβ= + ⋅

2

1 2

,

B CC

E B BE

EE

E

CC E B

RC C C

C CC RC CC C C

CE C E CC C C E E

RV VR R

V V VVIR

II I I

V I RV V V V I RV V V V I R I R

β

= ⋅+

= −

=

≅ ≅

= ⋅

= − = − ⋅= − = − ⋅ − ⋅

Bias Stability

(1 ) 11

(1 )

B

E B

E

RR RS

R

β

β

⎛ ⎞+ ⋅ +⎜ ⎟⎝ ⎠= ≅ ++

6. Voltage Feedback Bias

RCRB

VCE

IBIC

VCC

VO

IE = IB + IC

(IB+IC)RCIBRB

VCE

IBIC

VCC

VO

IE = IB + IC

VBE

( )

( )( )

1

(1 )

B C C B B BE CC C B

B B C B B BE CC

B C B CC BE

CC BEB

B C

I I R I R V V I II I R I R V V

I R R V V

V VIR R

ββ

β

β

+ + + = ← = ⋅+ ⋅ + + =

+ + = −⎡ ⎤⎣ ⎦−

∴ =+ +

( )C B

CE CC C B C CC C C

I IV V I I R V I R

β== − + ⋅ ≅ − ⋅

Bias Stability

( )(1 )(1 )

B C

B C

R RS

R Rβ

β+ ⋅ +

=+ + ⋅

Transistor ModelingTransistor ModelingModel of Transistor

특정 작동 영역에서 트랜지스터의 성질을 가장 잘 근사하도록 나타낸 회로

Black Box

Ii

1

1'

2

2'Vi

+

-

+

-Vo

Io

2-Port NetworkTwo-Input and Two-Output Model

11 12

21 22

i i o

o i o

V h I h VI h I h V= += +

110o

ii

i V

Vh hI

=

= ≡

120i

ir

o I

Vh hV

=

= ≡

210o

of

i V

Ih hI

=

= ≡

220i

oo

o I

Ih hV

=

= ≡

Input Impedance Zi

Voltage Feedback Rate

Current Gain Ai

Output Admittance Yo

h-parameter in Common Emitter Circuit

110o

i bie

i bV

V Vh hI I

=

= ≡ =

120i

i bre

o cI

V Vh hV V

=

= ≡ =

210o

o cfe

i bV

I Ih hI I

=

= ≡ =

220i

o coe

o cI

I Ih hV V

=

= ≡ =

Input Impedance Zi


Current Gain Ai

Output Admittance Yo

11 12

21 22

i i o b ie b re c

o i o c fe b oe c

V h I h V V h I h VI h I h V I h I h V= + → = += + → = +

(1 ~ 2 )kΩ

4 5(10 ~ 10 )− −

( 50 ~ 100)β =

4 5

1 1~10 10− −

⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

2-Port Network Equation of C-E Circuit

re - parameter in Common Emitter Circuit- The equivalent parameter of transistor in DC operation Conditions- Transistor is considered as current control device

c eI Iα= ⋅

[ ]26e

e

mVrI

= Ω

Input Impedance in C-B

Input Impedance Ri = re , Output Impedance Ro = ∞

[ ]26[ ] 26[ ] 26[ ]ac e

eb e

mV mV mVr rII I

β β

β

= ≅ = = ⋅ Ω⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠

Input Impedance in C-E

Forward voltage drop of diode

Comparison of Transistor ModelComparison of Transistor Model

parameter re - parameter h - parameter

Input Impedance ( Ri )

Output Impedance ( Ro )

Current Gain ( Ai )


( )e ier hβ ⋅ ieh

∞1

oehβ

0

feh β=

reh

Equivalent Model of CEquivalent Model of C--E AmplifierE Amplifier

+

-

Vo

RCRB

Vi

Ro

VCC

CS

VSRi

'oR

'iR '

iR 'oR

Fixed Bias C-E AmplifierAC Equivalent Circuit

'iR

'oR

(1) Input Impedancei ie b

i ieb b

V h IR hI I

⋅= = =

(2) Current Gain( )fe bc

i feb b

h IIA hI I

β⋅

= = = =

(3) Output ImpedanceoR = ∞

(4) Voltage Gain with Loadfe b cc c c c

v fei ie b ie b ie

h I RV I R RA hV h I h I h

⋅ ⋅⋅= = − = − = −

⋅ ⋅

1o

oeR h=

(5) Input Impedance of Amplifier' //i B ie ieR R h h= ≅

(6) Output Impedance of Amplifier' o co c

o

I RR RI

= =

Equivalent Model of CEquivalent Model of C--E Amplifier with ReE Amplifier with Re

+

-

Vo

RCRB

Vi Ro

VCC

CS

Ri

'oR

'iR

Ii

RE

Io

Fixed Bias C-E Amplifier AC Equivalent Circuit

'iR

'oR

'iR

'oR

(1 )e fe bI h I= + ⋅

(1 )

( (1 ) )i b ie fe b E

e b c fe b

V I h h I R

I I I h I

= ⋅ + + ⋅ ⋅

= + = +Q

(1) Input Impedance

(1 ) (1 )ii ie fe E fe E fe E

b

VR h h R h R h RI

= = + + ⋅ ≅ + ⋅ ≅ ⋅

(2) Current Gainfe bc

i feb b

h IIA hI I

⋅= = =

(3) Current Gain of Amplifier

(4) Voltage Gain with Load

(1 )fe b c fe c fe cc o c c

vi b i b i ie ie E ie E E

h I R h R h RV I R RAV I R I R h h R h R R

− ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅⋅= = = = ≅ − = −

⋅ ⋅ + + ⋅(5) Input Impedance of Amplifier

' // // (1 )i B i B ie fe ER R R R h h R= = + + ⋅

(6) Output Impedance of Amplifier

' //o o c cR R R R= ≅

( )fe bo c BiT fe fe

i i i B i

h II I RA h hI I I R R

⋅= = = = ⋅ ⟨

+

Equivalent Model of CEquivalent Model of C--C AmplifierC AmplifierC-C Amplifier

+

-

Vo

RCRB

Vi Ro

VCC

CS

Ri

'oR

'iR

Ii

RE

'iR

'oR

(1 )e fe bI h I= + ⋅

(1) Input Impedance

(1 ) (1 )ii ie fe E fe E fe E

b

VR h h R h R h RI

= = + + ⋅ ≅ + ⋅ ≅ ⋅

(2) Current Gain(1 )

1fe bei fe fe

b b

h IIA h hI I

+ ⋅= = = + ≅


(4) Voltage Gain with Load(1 ) (1 )

1[ (1 ) ] (1 )

fe b E fe Ecv

i ie fe E b fe E

h I R h RVAV h h R I h R

+ ⋅ ⋅ + ⋅= = ≅ ≅

+ + ⋅ ⋅ + ⋅(5) Input Impedance of Amplifier

' // // (1 )i B i B ie fe ER R R R h h R= = + + ⋅


( )' //1 1

ie ie ieo E e ie e fe

fe fe fe

h h hR R r h r h rh h h

β= ≅ ≅ = = ⋅ = ⋅+ +

Q

(1 )(1 )fe bo e B B

iT fe fei i i B i B i

h II I R RA h hI I I R R R R

+ ⋅= = = = + ⋅ ≅ ⋅

+ +

Equivalent Model of CEquivalent Model of C--B AmplifierB AmplifierC-B Amplifier

RE'iR

+

-

Vi

RC

'oR

Ri Ro

Vo

Icrc

E

B

CIi

Io

(1) Input Impedance

i e e iei e

e e fe

V I R hR rI I h

⋅= = = =

(2) Current Gain1o c

ie e

I IAI I

α= ≅ = ≅


(4) Voltage Gain with Load

(5) Input Impedance of Amplifier' // //i E i E e eR R R R r r= = ≅


'o cR R≅

1 1o c c e E EiT

i i e i E e E

I I I I R RAI I I I R r R

α= = = ⋅ = ⋅ ≅ ⋅ ≅+

( )o o c e c c C Cv fe o c e

iei e E e e e iefe

V I R I R R R RA h I I IhV I R I r r hh

⋅ ⋅= = ≅ = = = ⋅ = ≅

⋅ ⋅Q

Frequency Characteristics of TransistorFrequency Characteristics of TransistorSmall Signal Analysis of Amplifier

- Decoupling Condenser and Bypass Condenser are considered as a short circuit- Static capacitance of Tr and stray capacitance is neglected because of small value- In a lower frequency, capacitive reactance act as impedance

ov

i

VAV

=

( )v

vmid

A f dBA

10.7072

=CE, CS, CC로 인한 이득 감소 영역

전력 감소 = 1/2

증폭기 용량 및 도선간 분포용량으로 인한 이득 감소

전력 감소 = 1/2

10120log 32

dB= −

BW = fH - fL

Frequency Response of Amplifier

11 11

o i i iC

R RV V V VR X R

j C j CRω ω

⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎛ ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟= ⋅ = ⋅ = ⋅⎜ ⎟+ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ + +⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

12

1 1 1( ) 0.7071 1 21L

v L fRC

A fj

j CRπ

ω

== = = =

−+

Voltage Gain At Lower Cut-off Frequency

( ) ( )( )1

2

1 1 1( ) tan1 1 11v L

L L

A f f fj f f f f

j CRω

−= = = ∠− ++

Frequency Response

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전자 회로-1