바이폴라 정션 트랜지스터 BJT (Bipolar Junction Transistor)는 저렴하다는 이유로 셀룰러나 PCS, 페이져 회로에서 저잡음
증폭기로서 자주 사용된다. 최소한의 외부 정합회로를 사용하므로서 BJT는 MMIC보다 훨씬 나은 RF성능을 가진 LNA
(Low Noise Amplifier)로서 동작한다. DC성능 또한 중요한데, 소자의 RF성능은 매우 정밀하게 조정할수 있는 반면 소자의
DC파라미터는 정상적인 상태에서 동작하는 동안에도 상당한 변화를 일으키기 때문이다. 소자의 h_FE값이 2~3배 변하는
것은 흔히 있는 일이다. 소자마다  h_FE값이 달라도 RF성능에 커다란 변화는 찾아볼수가 없다. 그 이유는 소자들이 동일한
V_CE와 I_C로 바이어스되기 때문이다. 따라서 바이어스 회로의 주된 목적은 DC파라미터가 소자에 따라 달라진다 하여도
V_CE와 I_C를 일정하게 유지시켜 주는것이라 말할수 있다. 바이어스 회로는 상대적으로 간단하기 때문에 설계자들이
중요성을 종종 간과하는 경향이 있다. 하지만 잘못 설계된 고정 바이어스 회로의 경우 한 시스템의 I_C값이 동일한 다른
시스템의 I_C값과 h_FE의 최대에서 최소 변화만큼 차이가 나는 경우도 있다. 따라서 바이어스 회로를 수정하지 않는한 h_FE
가 2배가 되면 I_C도 2배가 된다. 즉 h_FE의 변화에 대한 회로의 여유도를 최대화하는 것이 DC바이어스 회로의 임무이다.
이에 덧붙여서, 트랜지스터 파라미터들은 온도의 변화에 따라 변화하는데 이것이 I_C의 변화를 초래한다. 몸에 지니고
다니는 전자장치에 있어서 낮은 전원전압의 요구조건으로 인해 온도에 안정적인 바이어스 회로를 설계하는것을 더욱
어렵게 만든다. 이러한 딜레마를 해결할수 있는 한가지 방법은 능동 바이어스 회로를 사용하는 것이다. 능동 바이어스
회로는 IC혹은 PNP트랜지스터를 저항과 연결하여 만드는데, h_FE값의 변화에 무관하게 V_CE와 I_C를 고정되게 할수있다.
이러한 능동 바이어스 방식이 소자간 파라미터의 변동이나 온도변화에 무관하게 트랜지스터 회로를 동작시킬수 있는
효과적인 방법이긴 하지만 가격이 상대적으로 비싸진다. 따라서 여기서는 상대적으로 저렴한 값으로 원하는 성능을
구현할수 있는 수동 바이어스 방식과 그들의 장단점에 대해 생각해 보려한다.

여러가지 BJT 수동 바이어스 회로
수동 바이어스 방식은 트랜지스터 주위에 2~5개의 저항을 배치하므로서 구성된다. 여러가지 수동 바이어스 방식을 
다음의 그림1에서 볼수 있다.  가장 간단한 형태는 그림1의 회로 #1이다. 콜렉터 전류 I_C는 베이스 전류 I_B에 h_FE를 곱한
값이며, 베이스 전류는 R_B의 값에 의해 결정된다. 또한 콜렉터 전압 V_CE는 전원전압 V_CC로부터 R_C에 걸리는 전압강하
값을 빼주므로서 얻어진다. 콜렉터 전류가 변화하게 되면 V_CE는 R_C에 걸리는 전압강하를 기준으로 변동하게 된다.
h_FE의 변동은 I_C에 직접적으로 변동을 야기시킨다. 고정된 V_CC와 V_BE값에 대해 I_C는 h_FE에 비례하여 변동한다.
예를들어 h_FE가 2배가 되면 콜렉터 전류 I_C도 2배가 된다. 따라서 바이어스 회로 #1은 h_FE의 변동을 보정해 주는 역할을
하지 못함을 알수 있다. 바이어스 회로 #2는 베이스 전류 전원 저항 R_B로의 전압궤환 (Voltage Feedback)을 제공해준다.
베이스 전류 전원은 전원전압 V_CC와 반대 극성을 가지는 전압 V_CE로부터 공급된다. 베이스 바이어스 저항 R_B의 값은
V_BE값과 요구되는 V_CE값에 근거하여 구할수 있다. 콜렉터 저항 R_C로는 I_C와 I_B가 합쳐져서 흐른다. 이회로의 동작과정
을 말로 진술해 보면 다음과 같다. h_FE가 증가하면 I_C가 증가하게 된다. I_C가 증가하게 되면 저항 R_C에 걸리는 전압강하
가 증가한다. R_C에 걸리는 전압이 증가하면 V_CE가 감소하게 된다. V_CE가 감소하게 되면  베이스 바이어스 저항 R_B에
걸리는 전압이 감소하기 때문에 I_B가 감소하게 된다. 이 회로는 h_FE가 증가함에 따라 콜렉터 전류가 증가하는 양을
감소시켜주는 부궤환 (Negative Feedback) 방식의 전형적인 예이다. 바이어스 회로 #4는 직렬 전류 전원 저항 R_B가 생략
되어 있다는 점을 제외하면 바이어스 회로 #3과 동일하다. 이회로에서 저항 R_B2대신 BJT에 대한 온도 보상을 위해 직렬
연결된 실리콘 다이오드로 대치하면 바이폴라 파워앰프에서 사용할수 있는 회로가 된다. 저항 R_B1을 통과하여 흐르는
전류는 분기되어 저항 R_B2와 베이스-에미터 정션 V_BE로 흐르게 된다.  저항 R_B2를 통과하여 흐르는 전류가 커지면 커질
수록 베이스-에미터간 전압 V_BE의 변동율이 커진다. 바이어스 회로 #5는 BJT 바이어싱에 관한 교과서에서 단골로 볼수
있는 회로이다. 저항 R_e는 에미터 리드선과 직렬로 연결되며 전압궤환을 제공해 준다. 이회로는 소자마다 다른 h_FE값을
조정하거나 온도에 따라 달라지는 h_FE값을 보정하는데 월등한 성능을 가진다. 이회로의 단점은 RF의 경우 에미터 저항
을 적절하게 바이패스 시켜주어야 한다는 것이다. 일반적으로 바이패스 캐패시터는 불필요한 발진형태의 궤환을 발생
시키는 내부 리드선에 의한 인턱턴스를 가진다. 이 발진형태의 궤환으로 인해 장치의 불안정을 초래하게 된다. 그럼에도
불구하고 이 바이어스 방식은 온도변화나 소자에 따라 달라지는 h_FE값을 보정해 주는데 가장 좋은 성능을 제공한다.
지금부터 BJT모델과 온도에 따라 변동하는 인자들에 대해 논의하고저 한다.