다음의 바이폴라 트랜지스터 증폭회로에서 콜렉터에 흐르는 전류의 값이 가 되게 하기 위한 바이어스 저항 의 값은? (단, 이며, 값이 매우 커 라고 가정한다.)
2010년 지방직 9급 전자공학개론 2번
2010년도 시행 • 2번 문항
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정답: 2번
■ 1단계: BJT 전압분배 바이어스 회로의 베이스 전압 계산
• 이미터 전류 $I_E \approx I_C = 0.3\text{ mA}$이며, 이미터 저항 $R_E = 1\text{ k}\Omega$입니다.
• 이미터 전압 $V_E$:
$$V_E = I_E \times R_E = 0.3\text{ mA} \times 1\text{ k}\Omega = 0.3\text{ V}$$
• 베이스 전압 $V_B$ ($V_{BE} = 0.7\text{ V}$):
$$V_B = V_E + V_{BE} = 0.3\text{ V} + 0.7\text{ V} = 1.0\text{ V}$$
■ 2단계: 바이어스 저항 $R_2$ 설계값 산출
• 전원 전압 $V_{CC} = 3\text{ V}$가 저항 $R_1, R_2$에 분배되어 $V_B$를 형성합니다.
$$V_B = \frac{R_2}{R_1 + R_2} V_{CC}$$
• $R_1 = 20\text{ k}\Omega, V_B = 1.0\text{ V}, V_{CC} = 3\text{ V}$ 대입:
$$1.0 = \frac{R_2}{20\text{ k}\Omega + R_2} \times 3$$
$$20\text{ k}\Omega + R_2 = 3R_2 \implies 2R_2 = 20\text{ k}\Omega \implies R_2 = 10\text{ k}\Omega$$
■ 최종 결과:
• 바이어스 저항 $R_2$의 값은 10 [k$\Omega$] (②번)
• 이미터 전류 $I_E \approx I_C = 0.3\text{ mA}$이며, 이미터 저항 $R_E = 1\text{ k}\Omega$입니다.
• 이미터 전압 $V_E$:
$$V_E = I_E \times R_E = 0.3\text{ mA} \times 1\text{ k}\Omega = 0.3\text{ V}$$
• 베이스 전압 $V_B$ ($V_{BE} = 0.7\text{ V}$):
$$V_B = V_E + V_{BE} = 0.3\text{ V} + 0.7\text{ V} = 1.0\text{ V}$$
■ 2단계: 바이어스 저항 $R_2$ 설계값 산출
• 전원 전압 $V_{CC} = 3\text{ V}$가 저항 $R_1, R_2$에 분배되어 $V_B$를 형성합니다.
$$V_B = \frac{R_2}{R_1 + R_2} V_{CC}$$
• $R_1 = 20\text{ k}\Omega, V_B = 1.0\text{ V}, V_{CC} = 3\text{ V}$ 대입:
$$1.0 = \frac{R_2}{20\text{ k}\Omega + R_2} \times 3$$
$$20\text{ k}\Omega + R_2 = 3R_2 \implies 2R_2 = 20\text{ k}\Omega \implies R_2 = 10\text{ k}\Omega$$
■ 최종 결과:
• 바이어스 저항 $R_2$의 값은 10 [k$\Omega$] (②번)