실험물리 예비/결과 Junction Field Effect Transistor (1) (JFET, 전달 특성 곡선, 자기바이어스) 다운 - 이슈자료

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실험물리 예비/결과 Junction Field Effect Transistor (1) (JFET, 전달 특성 곡선, 자기바이어스) 다운

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실험물리 예비/결과 Junction Field Effect Transistor (1) (JFET, 전달 특성 곡선, 자기바이어스)

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. JFET 특성곡선과 전달특성곡선

를 이용해서 를 조절한다. 이 둘의 관계를 보면(그림2) 어느정도 비례하는 것을 알 수 있다. 를 이용해서 를 조절한다. 가 고정된 상태에서 를 증가시킴에 따라 는 저항영역에서는 선형적으로 증가하다가 활성영역에 이르러서는 기울기가 0에 가깝게 감소했다.(그림3) 이론상으로는 0이어야 하지만 실험한 결과 작은 양의 값을 갖는 모양이었다. JFET에서 는 음으로 바이어스 되어서 동작한다. 가 음의 값으로 증가할수록 활성화 영역 값은 점점 감소하다 거의 평평한 상태가 되는데 이때의 를 (차단전압, cutoff voltage)라고 한다. =0V일 때 활성화 영역에서 값은 곧 이 JFET의 최대 가 되고 라고 부른다. 실험결과 48.5mA가 나왔다.

전달특성곡선(그림4)은 각 에 따른 활성화 값을 점을 찍어서 이은 것이다. 이론적으로는 가 된다. 를 y축으로 삼고 를 x축으로 놓는다. 는 실험값 48.5mA를 사용했고 는 그림4에서 추론한 –5V로 사용했다. 물론 트랜지스터 고유의 값이 제공되었다. 하지만 이 값은 =2mA~9mA, =-1V~-7V로 너무 포괄적이라 전혀 도움이 되지 않았기 때문이다. 두 곡선이 어느 정도 일치 하는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 , 값을 실험값을 사용하였다는 문제가 있다. 이는 소자에 적힌 값이 너무 광범위해서 제대로 된 이론값을 도출할 수 없기 때문이다. 따라서 두 곡선을 비교해서 실험값 이론값을 비교했다고 보기 보다는 소자에 적힌 범위 안에 측정값이 들어가는 것을 확인하는 것에 그치는 것으로 충분할 것 같다.

1.2. JFET의 - 특성

가 감소함에 따라(음으로 증가) 는 증가한다. 그러다가 =-4V정도에서부터 는 일정하게 유지된다.

1.3. 자기바이어스

바이어스의 목적은 직류 게이트-소스 전압을 선택하여 바람직한 드레인 전류와 적절한 Q점을 찾는 것이라고 볼 수 있다. JFET는 항상 가 역방향 바이어스 되어있어야 동작한다. (n채널은 음 p채널은 양) 이는 자기 바이어스를 사용하여 얻는다. 게이트에 전원을 가해주지 않아도 드레인-소스 사이 전압이 인가되면 게이트는 전위차가 생겨 바이어스된다.

실험결과 두 방법으로 구한 값이 근사한 것을 통해 , , 이 잘 성립함을 확인할 수 있다. 또한 직류 전원을 인가해 봤을 때 특성곡선 상에서의 움직임을 관찰할 수 있었다.

2. 참고문헌

2.1. 서강대학교 물리학과, 『실험물리학 매뉴얼』

2.2. Thomas L. Floyd, 『전자회로』, 8판, Pearson, 2010, p.308 pp.506-550

2.3. Wikipedia - JFET

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