[스크랩] 아날로그 테스트를 이용한 트랜지스터(TR) 점검방법

1. 분석배경
◦ 아날로그 테스트를 이용하여 TR을 점검하고 있지만 TR 및 아날로그 테스트의 동작원리를 연계시켜 이론에 근거한 분석결과가 없어 나름대로 분석한 이론과 점검방법을 공유하여 활용하기 위함.

2. PNP형 TR의 동작원리

 

(그림1) PNP형 트랜지스터의 동작구조
◦ 그림과 같이 이미터와 베이스 사이는 순방향(P→N)으로 전류가 흐르고 베이스와 콜렉터 사이에는 역방향(N→P)으로 전류가 흐른다. 따라서 트랜지스터를 제조할 때 위의 그림처럼 이미터와 베이스 사이에는 접합면이 적고 베이스와 콜렉터 사이의 접합면은 크다.
◦ 쉽게 이야기를 하면 이미터와 베이스 사이는 역전압을 가하였을 때 쉽게 전류가 흐를 수 있는 구조를 하고 있다고 할 수 있다.
◦ NPN형은 가해주는 전원이 반대이며 동작원리는 PNP형과 같다.

3. TR의 Vcbo 및 Vebo의 비교
◦ TR의 최대 Vcbo 및 최대 Vebo를 보면 Vcbo는 콜렉터와 베이스 사이에 역방향 전압 Vcb를 공급하고 이 전압을 점점 높여가면 콜렉터와 베이스 사이에 흐르는 전류(Icbo)는 아래의 그림과 같이 극히 적은 값으로 거의 일정하게 흐르다가 어느 한계점에 도달하면 역방향으로 전류가 급격하게 커지면서 TR이 파괴되어 버리며,
◦ Vebo는 이미터와 베이스간 역방향 전압을 공급한 경우로서 위에서 설명한 Vcbo 보다는 전압이 낮은 지점에서 전류가 흐르기 시작하며 항복전압도 더 낮다.
◦ 이렇게 동작되는 것은 2항에서 설명한 것과 같이 동작상태에서 이미터와 베이스 사이는 순방향 전압이 베이스와 콜렉터 사이는 역방향 전압을 가하여 트랜지스터를 동작시키기 때문이다.

4. 아날로그 테스터의 구조
◦ 아날로그 테스터의 뚜껑을 열어보면 그림2와 같이 보통 9V와 3V(1.5V×2개) 건전지를 사용하며, 일반적으로 저항레인지(배율)가 낮은 상태에서는 3V 건전지를 사용하고 저항레인지가 높은 상태(보통 ×10K)에서는 9V 건전지를 사용하는 구조로 되어 있다.
◦ 디지털 테스터를 전압측정레인지에 놓고 아날로그 테스트 내부의 9V 배터리를 새것으로 교체한 다음 아날로그 테스터의 적색봉(+)과 흑색봉(-)을 디지털 테스터와 서로 연결시켜서 아날로그 테스터의 내부 배터리 전압을 측정하면 그림3과 같이 배터리 전압은 마이너스(-) 7.18V를 가리킨다.
◦ 여기서 알 수 있는 사실은 측정전압이 마이너스이므로 아날로그 테스트의 적색봉은 내부 9V 배터리의 -측에 흑색봉은 내부 배터리의 +측에 연결된 것을 알 수 있으며,

(그림2) 테스터 내부 건전지

(그림3) ×10K 레인지의 경우 테스터 내부 배터리 전압(-7.18V)
◦ 9V 전압이 강하하여 7.18V가 되므로 테스터 내부저항에 의하여 흐르는 전류가 감쇄된다는 것을 알 수 있다. 아날로그 테스트를 최고 레인지(보통 ×10K)에 놓고 트랜지스터를 측정하여도 테스터 내부저항에 의하여 반도체가 보호가 될 수 있다는 것을 알 수 있다.
◦ 따라서 트랜지스터의 동작원리와 실제 아날로그 테스트를 이용하여 측정할 때에 배터리의 극성은 반대로 생각을 하여야 된다는 것이다. 즉 아날로그 테스터의 적색(+)은 배터리의 -극성이 되며, 흑색(-)은 배터리의 +극성이 되는 것이다.

4. 트랜지스터의 구조 및 측정방법

 

 

(그림4) PNP 트랜지스터의 구조

 

 

(그림5) NPN 트랜지스터의 구조
◦ 아날로그 테스터를 저항레인지를 최고에 놓고 트랜지스터의 한쪽 다리에 리드봉 한 개를 고정시키고 저항값이 적게 나타나는 경우를 찾는다.
◦ 이때 고정시킨 리드봉이 적색이면 PNP형이며 흑색이면 NPN형이고 이때 고정시킨 리드봉은 트랜지스터의 베이스가 된다.
◦ 그림4와 그림5를 보면 트랜지스터의 구조는 베이스를 중심으로 다이오드와 같은 구조로 이루어 졌으며, 다이오드는 P형(+)에서 N형(-)으로 전류가 흐르지만 테스터의 리드봉과 내부 배터리 전원이 반대로 연결되어 있기 때문이다.
◦ 이때 공통 리드봉(베이스 연결 리드봉)을 반대로(베이스를 중심으로 역바이어스를 공급) 연결하여 저항을 측정하면 역방향으로 전류가 흐르는(저항값이 낮아지는) 단자가 있는데 이단자가 바로 이미터가 된다.
◦ 이때 저항레인지를 낮은 레인지(내부 3V 배터리 연결)에 놓은 경우에는 역방향으로 전류가 전혀 흐르지 않으며,
◦ 디지털 테스터를 사용하여 측정한 경우에도 같다.
◦ 이러한 사유는 앞 3번항을 다시 보면 알 수 있을 것이다.

5. 트랜지스터의 실제측정 예

(그림6) TR(A562, PNP형) 외관

(그림7) 1, 3번 단자 순방향 측정(10K 레인지, 베이스 구별)

(그림8) 2, 3번 단자 순방향 측정(10K 레인지, 베이스 구별)

(그림9) 1, 3번 단자 역방향 측정(10K 레인지, 이미터 구별)

(그림10) 2, 3번 단자 역방향 측정(10K 레인지, 컬렉터 구별)
6. 이론과 실제의 적용
◦ 트랜지스터는 전자회로를 구성하는 기본소자로 디지털 테스터를 이용하는 것보다 아날로그 테스터를 이용하여 측정하는 것이 부품의 특성을 정확히 측정할 수 있으며,
◦ PNP인지 NPN형인지 구분이 안 되고, 이미터, 베이스, 콜렉터 단자를 알지 못하는 경우에도 트랜지스터의 형과 단자를 구분할 수 있으며,
◦ 아날로그 테스터 및 트랜지스터의 동작원리를 연계하여 분석하므로서 장비를 정비하는데 응용이 가능하며, 자신의 기술을 한단계 더 높은 단계로 업그레이드 시키는 것이 가능할 것입니다.

출처 : 제주 온도라 카페 & 정보통신기술사 부부

글쓴이 : 전문가 원글보기

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