실험물리 예비/결과 Junction Field Effect Transistor(2) (공통 소스 증폭기, 공통 드레인 증폭기, JFET, 접합 전개 효과 트렌지스터) Report - 레포트자료

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실험물리 예비/결과 Junction Field Effect Transistor(2) (공통 소스 증폭기, 공통 드레인 증폭기, JFET, 접합 전개 효과 트렌지스터) Report

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실험물리 예비/결과 Junction Field Effect Transistor(2) (공통 소스 증폭기, 공통 드레인 증폭기, JFET, 접합 전개 효과 트렌지스터)

서강대학교 물리학과 실험물리학1의 실험 예비레포트와 결과레포트를 병합하여 올립니다. 해당 과목 A+를 받았습니다.결과보고서는 제가 실험한 데이터로 작성되었습니다. 따라서 이론적인 값과 다소 차이가 있을 수 있지만 오차에 대한 분석이 포함되어 있습니다. 또한 실험의 내용은 담당 조교에 따라 일부 상이할 수 있습니다.본문 내용을 많이 입력하고 싶지만 레포트에 수식이 다수 포함되어 있어 옮기는 것에 한계가 있습니다. 파일 안에는 완벽한 수식처리가 되어있습니다.

예비 레포트 (프리 레포트, 예비 보고서)

1. 실험 목표

2. 이론

3. 재료 및 장비

4. 실험 방법 (과정)

5. 참고 문헌

결과 레포트 (결과 보고서)

1. 실험 결과 정리 (실험 데이터)

2. 분석 및 토의

3. 참고 문헌1.1. 공통 소스 JFET 증폭기

에 을 대입하여 를 얻는다.

이것을 잘 살펴보면 가 등호 양쪽에 있는 형태인 이차 방정식임을 알 수 있다. 이를 수학적으로 근을 구한다. MATLAB을 사용하여 근을 구하였다.

solve(x=51.3*(1- (-x*1000)/(-4.57) )^2)

(결과) ans =

0.00452706

0.00461333

근이 두 개가 나와 하나를 선택해야 하는데, 실험값에 가까운 값인 4.52mA로 했다.

그리고 , 를 이용한다.

, , ,

이론으로 구한 전압 이득이 1보다 작게 계산되는 것이 눈에 밟힌다. 이는 분명 잘못 계산된 것이라 볼 수 있으며 이 원인을 알아보기 위하여 계산 과정을 살펴볼 필요가 있다.

순방향 전달 컨덕턴스 은 가 일정할 때, 으로 정의되며 단위는 지멘스(S)이다. 이는 전압 이득을 결정하는 물리량이다. JFET의 전달 특성(전달 컨덕턴스)곡선이 선형이 아니기 때문에 값에 따라 값이 달라진다. 그리고 는 =0에서의 값이다.

소자의 규격표에서 찾거나 근사적인 식 , 을 이용하여 값을 구하는 것이다. 이렇게 해서 얻은 값을 이론값으로 사용하였다. 하지만 여기서 간과하면 안되는 것은 와 의 값을 구할 때 실험값을 사용했다는 것이다. 애초에 이론값을 계산할 때 실험값을 사용하였기 때문에 이론값은 더 이상 이론값으로서의 가치를 잃는다. 실제로 규격표에서 의 값을 살펴보면 2mA~9mA라고 적혀있다. 그러나 실험적으로 구한 값은 51.3mA이다. 이렇게 큰 차이가 있기 때문에 이론 전압이득을 신뢰하기가 어렵다.

또한 Bode 선도 그래프를 관찰해보면 주파수에 따라 이득이 많이 달라지는 것을 알 수 있다. 하지만 전압이득 이론값을 계산하는 과정에 주파수는 들어가지 않는다. 따라서 주파수를 고려하지 않은 값이기 때문에 더욱 실제와 거리가 멀다.

1.2. 공통 드레인 JFET 증폭기

공통 소스 증폭기와 상당부분이 유사하다. 다른 점은 대신 를 구했다는 것과 전압이득 계산 방법이다.

, (병렬 합성)

또한 에서 가 없기 때문에 가 된다. 여기서도 공통 소스와 같은 이유로 이론 전압이득이 잘 계산되지 않았다.

두 실험에서 실험값이 오히려 우리가 원하는 값에 가까운 결과를 도출해낼 수 있었다. 이를 개선하기 위해서 이론 계산 방법에 변화가 있어야 한다. 앞에서 언급한 것처럼 의 값을 구할 때 실험값 를 사용하지 않아야 한다. 이를 위해서는 규격에 적혀있는 값이 사용되어야 한다. 그러나 규격표에 있는 값이 너무 포괄적이라는 단점이 있는데 좀 덜 포괄적인 제품을 사용한다든지 또는 해당하는 범위의 최솟값과 최댓값 둘 다를 사용하여 계산해보는 것도 괜찮을 것이다.

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