트랜지스터 어레이

트랜지스터 어레이란?

트랜지스터 어레이는 하나의 패키지에 트랜지스터를 여러 개 배열한 부품입니다. 트랜지스터는 스위칭에 사용되는 반도체 소자이며, 어레이(array)는 배열이라는 뜻을 가진 영어 단어입니다.

이 부품의 장점은 여러 개의 출력 릴레이 등을 적은 면적으로 제어할 수 있다는 점입니다. 개별적으로 구현하면 기판 면적을 크게 설계해야 하고, 기판 패턴이 길어질 수밖에 없다. 이는 노이즈 등으로 인한 오동작을 유발하는 원인이 됩니다. 트랜지스터 어레이를 사용하면 소형, 경량화 및 노이즈에 강해져 경제성과 기능성을 향상시킬 수 있습니다.

트랜지스터 어레이의 사용 용도

트랜지스터 어레이는 마이크로컴퓨터 등에 널리 사용됩니다. 마이크로컴퓨터는 세탁기 등 가전제품에도 자주 사용되는 제어기판으로 우리 생활에 없어서는 안 될 존재입니다.

트랜지스터 어레이가 등장하기 전까지는 여러 개의 트랜지스터를 단품으로 구현했습니다. 이 방법으로는 문제가 없었지만, 트랜지스터 어레이가 등장한 후에는 공간 절약과 비용 절감이 가능해졌습니다. 또한, 패턴의 회전이 필요 없어져 설계의 번거로움이 줄어들고, 노이즈에 대한 내성이 향상되었습니다. 현재 트랜지스터 어레이는 제어 기판에서 없어서는 안 될 전자 부품입니다.

트랜지스터 어레이의 원리

트랜지스터 어레이는 앞서 언급한 바와 같이 트랜지스터를 여러 개 나란히 배치해 하나의 패키지에 담은 전자부품입니다. 트랜지스터는 반도체 소자로, P형 반도체와 N형 반도체를 3층으로 쌓은 제품으로 PNP형 트랜지스터와 NPN형 트랜지스터가 있습니다.

둘 다 평상시에는 회로에서 절연체 역할을 하지만, 중간층에 전압을 걸면 양쪽 끝층이 도체가 됩니다. 이것이 트랜지스터의 원리입니다.

트랜지스터는 주로 마이크로컴퓨터의 출력처로 사용됩니다. 2000년대 이전에는 트랜지스터 어레이에 바이폴라 트랜지스터가 널리 사용되었는데, 이는 트랜지스터의 출력 용량이 작아 모터와 같은 강전기 장치를 직접 제어할 수 없었기 때문이였습니다. 바이폴라 트랜지스터는 큰 전류를 흘릴 수 있고 노이즈에 강한 특성을 가지고 있기 때문입니다. 이를 여러 개 나열한 트랜지스터 어레이가 주류를 이루었습니다.

현재는 고속 저손실 MOSFET이 주류를 이루고 있습니다. 대부분의 트랜지스터 어레이가 MOSFET 어레이로 전환되고 있습니다.

트랜지스터 어레이의 기타 정보

1. 트랜지스터 어레이의 내부 회로

트랜지스터 어레이는 내부에 구성되는 트랜지스터의 차이에 따라 종류가 있습니다.

DMOS FET
큰 전류를 제어할 수 있고, 저전류로 사용해도 손실이 적습니다.

단일 바이폴라 트랜지스터
저전류에서 사용해도 손실이 적지만 큰 전류를 제어할 수 없습니다.

달링턴 바이폴라 트랜지스터
큰 전류를 제어할 수 있지만, 저전류에서 사용하면 손실이 발생합니다.

또한 입력 로직이 하이 액티브(입력 단자에 High 레벨을 입력하면 전류를 흘린다) 또는 로우 액티브(입력 단자에 Low 레벨을 입력하면 전류를 흘린다)의 차이도 있습니다. 릴레이 등을 구동할 때 필요한 클램프 다이오드 내장 여부 등에 따라 종류가 나뉩니다.

2. 소스형과 싱크형의 트랜지스터 어레이

트랜지스터 어레이는 출력 전류의 형태에 따라 소스형과 싱크형 두 종류가 있습니다. 소스형은 부하에 대해 플러스 극 쪽에서 접점 ON/OFF를 합니다. 트랜지스터 어레이에서 ‘부하를 향해 전류를 내뿜는’ 동작 모드가 됩니다.

반면 싱크형은 부하에 대해 접점 ON/OFF를 접지 측에서 수행합니다. 트랜지스터 어레이가 ‘부하로부터 전류를 빨아들이는’ 동작 모드가 됩니다.

3. 트랜지스터 어레이의 미사용 단자 결선

하나의 트랜지스터 어레이 안에 사용하지 않는 채널이 있는 경우의 처리는 사용하는 트랜지스터 어레이의 데이터 시트 등에 기재되어 있습니다. 제품에 따라 특히 입력 핀에 대해 ‘아무데도 연결하지 않고 방치해도 상관없다’는 제품도 있고, ‘입력 핀을 접지하라’는 제품도 있습니다.