BJT 기초 연습문제

트랜지스터를 스위치로 쓸 때와 증폭기로 쓸 때, 각각 어떤 값을 먼저 계산하는지 연습합니다.

핵심 공식

I_C = β·I_B

I_E = I_C + I_B

R_B = (V_drive − V_BE)/(I_B)

V_CE = V_CC − I_C·R_C − I_E·R_E

A_v ≈ −(R_C)/(R_E)

스위치는 최소 h_FE로 계산하고 베이스 전류에 2~3배 여유를 둡니다.
바이어스 계산은 V_B → V_E → I_E → V_CE 순서로 갑니다.
V_CE로 동작 영역을 먼저 확인하세요: 0.3 V 이하는 포화, 전원과 같으면 차단입니다.

문제 10

객관식 2문제와 수치 입력 8문제입니다. 수치는 단위 칸에 적힌 단위로 넣고(예: 2.55), 4.7k처럼 접두어를 붙여도 됩니다. 계산 중간에 반올림한 차이는 정답으로 봅니다(±2%). 다 풀고 맨 아래 제출하고 채점하기를 누르면 정답과 단계별 풀이가 열립니다.

β(h_FE) = 100인 NPN 트랜지스터가 활성 영역에서 베이스 전류 20 µA로 동작합니다. 컬렉터 전류는 몇 mA인가요?
mA
정답: 2 mA
풀이
1. 활성 영역에서는 I_C = β·I_B입니다.
2. I_C = 100 × 20 µA = 2 mA
트랜지스터 베이스 저항 계산기로 확인하기
위 트랜지스터(I_C = 2 mA, I_B = 20 µA)의 이미터 전류는 몇 mA인가요?
mA
정답: 2.02 mA
풀이
1. 이미터로는 베이스와 컬렉터 전류가 모두 나갑니다: I_E = I_C + I_B.
2. I_E = 2 + 0.02 = 2.02 mA
3. β가 크면 I_E ≈ I_C로 봐도 1% 차이밖에 나지 않습니다.
트랜지스터 베이스 저항 계산기로 확인하기
트랜지스터 스위치로 100 mA 부하를 켜려고 합니다. 최소 h_FE = 50, 확실한 포화를 위해 베이스 전류를 계산값의 2배로 주고, 구동 전압 5 V, V_BE = 0.7 V입니다. 베이스 저항은 몇 Ω인가요?
Ω
정답: 1,075 Ω
풀이
1. 필요한 베이스 전류: I_B = (2 × 100 mA)/(50) = 4 mA
2. R_B = (V_drive − V_BE)/(I_B) = (5 − 0.7)/(0.004) = 1,075 Ω
3. 표준값으로는 이보다 작은 1 kΩ을 고릅니다. 저항을 키우면 베이스 전류가 줄어 포화가 약해집니다.
트랜지스터 베이스 저항 계산기로 확인하기
스위치로 쓰는 실리콘 트랜지스터가 충분히 포화되었을 때 V_CE는 대략?

A0.1~0.3 VB0.7 VC전원 전압의 절반D전원 전압과 같다
정답: A. 0.1~0.3 V
풀이
1. 포화 상태에서는 컬렉터-이미터가 거의 단락처럼 동작해서 V_CE(sat)가 0.1~0.3 V 정도입니다.
2. 0.7 V는 V_BE이고, 전원 전압과 같다면 꺼진(차단) 상태입니다.
트랜지스터 베이스 저항 계산기로 확인하기
V_CC = 12 V, R_C = 2.2 kΩ, I_C = 2 mA인 공통 이미터 회로(R_E 없음)의 V_CE는 몇 V인가요?
V
정답: 7.6 V
풀이
1. R_C에 걸리는 전압: 2 mA × 2.2 kΩ = 4.4 V
2. V_CE = V_CC − I_C·R_C = 12 − 4.4 = 7.6 V
3. V_CE가 0.3 V보다 충분히 크므로 활성 영역에 있습니다.
BJT 바이어스 (동작점) 계산기로 확인하기
전압 분배 바이어스: V_CC = 12 V, R1 = 47 kΩ, R2 = 10 kΩ, R_E = 1 kΩ, V_BE = 0.7 V. 베이스 전류를 무시하면 I_C는 몇 mA인가요?
mA
정답: 1.405 mA
풀이
1. 베이스 전압: V_B = 12 × (10)/(47 + 10) = 2.105 V
2. 이미터 전압: V_E = V_B − 0.7 = 1.405 V
3. I_C ≈ I_E = (V_E)/(R_E) = (1.405 V)/(1 kΩ) = 1.405 mA
4. 베이스 전류까지 넣으면(β = 100) 1.29 mA로 조금 작아집니다. BJT 바이어스 (동작점) 계산기는 이 정확한 식을 씁니다.
BJT 바이어스 (동작점) 계산기로 확인하기
위 회로에 R_C = 4.7 kΩ을 달았습니다. I_C ≈ I_E로 보고 V_CE는 몇 V인가요?
V
정답: 3.99 V
풀이
1. V_CE = V_CC − I_C·R_C − I_E·R_E ≈ V_CC − I_C(R_C + R_E)
2. V_CE = 12 − 1.405 mA × 5.7 kΩ = 12 − 8.01 = 3.99 V
3. V_CE가 전원의 3분의 1 정도라 활성 영역이고, 신호가 위아래로 움직일 여유도 있습니다.
BJT 바이어스 (동작점) 계산기로 확인하기
트랜지스터를 신호 증폭기로 쓸 때 동작점을 두어야 하는 영역은?

A차단 영역B순방향 활성 영역C포화 영역D역방향 활성 영역
정답: B. 순방향 활성 영역
풀이
1. 증폭하려면 I_C가 I_B에 비례해 움직여야 합니다. 그 관계가 성립하는 곳은 순방향 활성 영역(B-E 순방향, B-C 역방향)입니다.
2. 차단과 포화는 스위치로 쓸 때의 꺼짐과 켜짐 상태입니다.
BJT 바이어스 (동작점) 계산기로 확인하기
활성 영역에서 V_CE = 6 V, I_C = 50 mA로 동작하는 트랜지스터의 소비 전력은 몇 mW인가요?
mW
정답: 300 mW
풀이
1. 트랜지스터 손실은 거의 다 컬렉터-이미터에서 생깁니다: P ≈ V_CE·I_C.
2. P = 6 V × 0.05 A = 0.3 W = 300 mW
3. TO-92 패키지(2N3904 등)의 정격 625 mW에 꽤 가까우므로 온도를 확인해야 합니다. 같은 전류라도 포화 스위치(0.2 V)라면 10 mW뿐입니다.
방열판 계산기로 확인하기
R_C = 4.7 kΩ, R_E = 1 kΩ(바이패스 커패시터 없음)인 공통 이미터 증폭기의 전압 이득 크기 |A_v|는 근사적으로 얼마인가요?
정답: 4.7
풀이
1. 이미터 저항이 바이패스되지 않으면 A_v ≈ −(R_C)/(R_E)입니다.
2. |A_v| ≈ (4.7 kΩ)/(1 kΩ) = 4.7
3. 음의 부호는 출력이 입력과 반대 위상(180°)이라는 뜻입니다. 이 근사가 실측과 얼마나 맞는지는 공통이미터 증폭기 이득: 근사식은 얼마나 맞을까 가이드에서 볼 수 있습니다.
BJT 바이어스 (동작점) 계산기로 확인하기

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