BJT 바이어스 계산기 (동작점 I_C·V_CE)

전압분배 바이어스 NPN 회로의 저항값으로 베이스·컬렉터 전류, V_CE, 동작 영역을 계산하고, β가 바뀔 때 동작점이 얼마나 움직이는지 보여 줍니다.

전원 V_CCV

R₁ (V_CC–베이스)ΩR₂ (베이스–접지)Ω

컬렉터 저항 R_CΩ이미터 저항 R_EΩ

β (h_FE)V_BEV

R₂를 비우면 베이스 저항 하나로 거는 고정 바이어스, R_E에 0을 넣으면 이미터 저항이 없는 회로로 계산합니다.

직류 부하선과 동작점

I_C (mA) – V_CE (V)

계산 방법

베이스 쪽을 테브난 등가회로로 바꿔 V_TH = V_CC·R₂/(R₁+R₂), R_TH = R₁‖R₂를 구하고, I_B = (V_TH − V_BE)/(R_TH + (β+1)R_E), I_C = β·I_B, V_CE = V_CC − I_CR_C − I_ER_E로 계산합니다. 계산한 V_CE가 0.2 V보다 작으면 포화로 보고 전류를 저항이 허용하는 최댓값으로 제한합니다.

기본값은 2N3904 자기 바이어스 회로의 PSpice 시뮬레이션 조건(β와 V_BE도 시뮬레이션 값)입니다. 손계산과 PSpice를 비교한 내용은 BJT 바이어스 가이드에 있습니다.

풀이 예제: 자기 바이어스 회로의 동작점

테브난 등가: V_TH = 6 × 33k ÷ 133k = 1.489 V, R_TH = 100k ‖ 33k = 24.8 kΩ
베이스 전류: I_B = (1.489 − 0.66) ÷ (24.8 kΩ + 133 × 1 kΩ) = 5.25 µA
컬렉터 전류 I_C = 132 × I_B = 693 µA, V_CE = 4.47 V → 순방향 활성

이 계산기와 PSpice 비교 (R_E를 바꿔 가며)

R_E	β	V_BE	I_C (이 계산기)	I_C (PSpice)	차이	V_CE (계산)	V_CE (PSpice)
220 Ω	149	0.68 V	2.08 mA	2.07 mA	+0.7%	3.04 V	3.05 V
470 Ω	142	0.67 V	1.26 mA	1.26 mA	+0.3%	3.89 V	3.89 V
1 kΩ	132	0.66 V	693 µA	700 µA	−1.0%	4.47 V	4.46 V
2.2 kΩ	121	0.64 V	350 µA	350 µA	+0.1%	4.80 V	4.80 V

R₁ = 100 kΩ, R₂ = 33 kΩ, R_C = 1.2 kΩ, V_CC = 6 V인 2N3904 회로에서 β와 V_BE만 PSpice 값을 넣었을 때의 비교입니다. β를 정확히 알면 손계산이 1% 안팎으로 맞습니다. 자세한 해설은 BJT 바이어스 가이드에 있습니다.

자주 묻는 질문

트랜지스터 동작점(Q점)이 무엇인가요?

신호가 없을 때의 직류 컬렉터 전류와 컬렉터-이미터 전압입니다. 증폭기라면 출력이 위아래로 같은 만큼 흔들려도 포화나 차단에 닿지 않도록 직류 부하선의 가운데쯤에 두는 것이 좋습니다.

전압분배 바이어스에 이미터 저항을 다는 이유는 무엇인가요?

이미터 저항이 없으면 컬렉터 전류가 β에 비례하는데, β는 부품마다 2~3배까지 다릅니다. (β+1)RE가 R1‖R2보다 충분히 크도록 이미터 저항을 달면 전류가 (VTH − VBE)/RE로 정해져서 β의 영향을 거의 받지 않습니다.

트랜지스터가 포화됐는지는 어떻게 아나요?

계산한 VCE가 약 0.2 V보다 작거나, 베이스 전압이 컬렉터 전압보다 높으면(베이스-컬렉터 접합 순방향) 포화입니다. 이때 컬렉터 전류는 β가 아니라 저항으로 제한됩니다.