트랜지스터의 역할은 작은 전기의 흐름으로 큰 전기를 다루는 것입니다.
이러한 트랜지스터에서 큰전기를 다루는 버튼같은 역할을 하는것이 바로 베이스(Base)입니다.
위 이미지의 핀 하나가 베이스이며 나머지는 콜렉터와 에미터라 보시면 됩니다.
베이스 콜렉터 에미터 이 세가지의 지나가는 길들이 트랜지스터 안에는 존재합니다.
NPN형 PNP형 이렇게 두가지 유형의 트랜지스터가 있습니다.
N은 negative P는 positive 입니다.
N형 반도체와 P형 반도체에 관한 설명에 앞서, 전기에 관해 짧게 설명 하겠습니다.
전기는 음전하끼리 서로 밀어내고 양전하끼리 서로 밀어내며 음전하와 양전하는 서로 끌어당기는 성질이 있습니다.
이는 강한 전기적 힘으로 서로 균형을 맞추기 위함인데, 원자핵은 핵 내부의 양성자가 양전하의 성질을 띄고
양성장의 개수만큼 원자핵 주위로 전자가 붙어있게끔 전자를 끌어당깁니다.
원자가 에너지를 얻어 빠져나가게 된 자유전자는 양전하를 띄는곳으로 끌여지고, 전자가 부족한 원자는 음전하의 성질을 띈 자유전자를 끌어당깁니다.
전자가 부족한 경우 이를 양전하를 띈다고 하며 음전하를 필요로 하고 그리하여 전자를 당기려고합니다.
또한 전자가 많은 경우 음전하를 띈다고 하고 양전하를 필요로 하여 양전하쪽으로 이동하려 합니다.
회로에서 양극과 음극이 이러한 것입니다. 양극은 양전하의 성질을 띄는 것이며 음극은 음전하의 성질을 띄는 것입니다.
이 두 지점의 차이가 곧 전압입니다. 양극에 양전하의 밀도가 높고 음극에 음전하의 밀도가 높아 둘의 차이가 크면 클수록 전압의 크기도 커지는 것입니다.
다시 N형 반도체와 P형 반도체에 대한 설명을 하자면
우선 정공이라는 것과 앞서말한 자유전자라는 것이 있습니다.
정공은 양공으로도 불리우며, 양전하적 성질을 띕니다. 즉 전자를 필요로 하는것입니다. 전자가 채워지지 않은 양전하적 성질을 띄는 구멍이라 보시면 됩니다.
전자와 결합하고 끌어드리려고 하는 전자가 비어있는 입자입니다.
자유전자는 음의 전하를 지닌 입자입니다. 이는 양전하적 성질을 향해 움직이는 입자입니다.
N형 반도체는 전하를 옮기는 운반자의 주체가 자유전자가 되는 반도체입니다.
N형 반도체에서는 자유전자의 밀도가 정공의 밀도보다 크기때문에 자유전자가 전하를 옮기는 운반자가 됩니다.
P형 반도체에서는 정공의 밀도가 자유전자의 밀도보다 크기때문에, 정공이 전하를 옮기는 운반자의 대다수가 됩니다.
그래서 P형 반도체는 양전하의 성질을 띈 정공이 주체 운반자여서 Positive 반도체인것이고,
N형 반도체는 음전하의 성질을 띈 자유전자가 운반자여서 Negative반도체인 것입니다.
트랜지스터의 베이스(Base)는 NPN, PNP의 가운데 글자가 그 속성을 지닌 베이스이게 됩니다.
더 설명하자면 NPN에서는 P가 베이스이고 나머지는 에미터와 콜렉터이며,
PNP에서는 N이 베이스가 되고 나머지가 에미터와 콜렉터가 됩니다.
트랜지스터의 원리구조는 N형 반도체의 성질과 P형 반도체의 성질을 이용해서,
베이스에 전기가 흘러야 다른 콜렉터와 에미터 사이에 전기가 흐를수 있게끔 한 구조라 보면 됩니다.
위는 NPN 트랜스터의 원리입니다.
C는 콜레이터이고 E는 에미터이며 B는 베이스입니다.
콜렉터(C)의 양극(+)에는 큰전압의 조건이 있지만 에미터쪽(E)의 음극(-)으로 평상시 흐르지 않습니다.
하지만 위 이미지의 1번 파란선처럼, 베이스(B)에 있는 스위치가 작동하여
베이스(B)의 양극(+)에서 흘러들어온 작은 전압(positive 전원)이 에미터의 음극(-)쪽으로 흐르게되면
파란선 2번처럼 콜렉터의 양극(+)에 있는 큰전압이 에미터의 음극(-)쪽으로 쏟아져 내릴것입니다.
NPN트랜지스터에서 베이스(B) 양극(+)과 에미터(E)의 음극(-)의 작은 전압차로 인해 흐른 전기가 B에서 E로 흘러갈 수 있으면 됩니다.
B와 E, 둘의 작은 전압차로 흐른 전기로 인해, C의 큰 전압이 E로 흘러가게 되는것입니다.
이는 N형과 P형 반도체의 성질로, 서로 간섭을 하지 않던 회로 A와 회로B였습니다.
하지만 에미터에서 자유전자를 방출합니다. 그러면서 베이스의 정공과 결합함과 동시에 얇은 베이스의 벽을 뚫고,
콜렉터로 넘어가 콜렉터의 양극(+)의 정공을 향해 가기때문에 보다 더 큰 전류가 콜렉터와 에미터 사이에서 흐르는 것입니다.
이처럼 에미터는 자유전자를 방출하기에 에미터인것이고,
콜렉터는 에미터에서 방출된 전자를 수집하기에 콜렉터인것입니다.
위는 PNP 트랜지스터의 원리입니다.
마찬가지로 평상시에는 에미터(E)와 콜렉터(C) 사이에 전기가 흐르지 않으나,
베이스쪽(B)의 스위치 작동으로 에미터(E)의 양극(+)에 있는 전압이 베이스의 음극(-)으로 흘러내려가 순방향 전압으로 전류가 흘러가지면,
에미터(E)의 양극 전압이 콜렉터의 음극(-)으로 쏟아져 내릴 것입니다.
PNP 트랜지스터에서 베이스(B)의 음극(-)과 에미터(E)의 양극(+)은 작은 전압차로, E에서 B로 흘러갈 수 있으면 됩니다.
E의 양극(+)과 B의 음극(-) 둘의 작은 전압차로 흐른 전기로 인해, E의 양극(+)에 걸린 큰 전압이 C의 음극(-)으로 흐르는 것입니다.
이 역시도 회로A와 회로B는 서로 간섭하지 않았습니다.
하지만 에미터에서 정공을 방출합니다. 그러면서 정공이 N형 반도체인 베이스의 자유 전자와 결합함과 동시에 얇은 베이스의 벽을 뚫고,
콜렉터로 넘어가 콜렉터 음극(-)의 자유전자와 결합 하기에 에미터와 콜렉터 사이에 전기가 흐르는 것입니다.
이처럼 에미터는 정공을 방출하기에 에미터인것이고,
콜렉터는 에미터에서 방출된 정공을 수집하기에 콜렉터인 것입니다.
이처럼 트랜지스터는 N형과 P형 반도체의 성질을 이용하여,
작은 전압차의 전류로 큰 전압차의 전류를 콘트롤할 수 있는 역할을 합니다.