열정적으로 행동하자!!

다이오드는 반도체의 p-n 접합에 바탕을 두고 있다. p-n 다이오드에서 전류는 p-type (anode) 면에서 n-type (cathode) 면으로만 흐를 수 있다.

다이오드의 전류-전압 특성은 p-n 접합의 depletion layer(소모층) 행동에 의한 것이다. p-n접합이 처음 시작되면, N영역의 자유 전자들이 정공이 많은 P영역으로 확산되어 정공과 결합한 후에는 정공은 사라지고 전자들은 더 이상 자유롭지 못하게 되어 두 속성의 전하 캐리어들(정공과 전자)이 모두 사라져서 p-n 접합 주변 지역은 마치 부도체인 것처럼 동작한다. 이를 재결합이라고 한다. 하지만 소모층의 크기에는 한계가 있어 얼마 후에는 재결합이 끝난다. 이 때 외부 전압을 다이오드 소모층에 생긴 built-in potential과 같은극 방향으로 걸어주면 소모층은 계속해서 부도체처럼 동작하고 전류의 흐름을 막고 반대로 built-in potential과 반대극 방향으로 외부 전압을 걸어주면 재결합을 다시 시작한다. p-n접합을 지나 상당한 양의 전류가 흐른다.

다이오드의 전류-전압 특성은 두 동작영역으로 나눠 설명할 수 있다. 다이오드 양단에 걸리는 potential의 차가 크지 않은 경우 소모층의 길이가 크다. 따라서 다이오드는 마치 전류의 흐름이 끊긴(opened) 회로처럼 동작한다. potential의 차가 커지면 다이오드의 전도성이 커지며 전하가 흐르기 시작한다. 이 때 다이오드는 마치 저항이 매우 작거나 없는 물질처럼 행동한다. 보통 다이오드 양단에 전류가 흐르면 전압이 일정하게 낮아진다. 실리콘 다이오드는 0.6-0.7볼트 정도이며, LED의 경우에는 1.4v 정도(종류와 전류의 양에 따라 달라짐)이다.

전류-전압 특성을 살펴보면, 역방향 바이어스 구역에서 다이오드를 통과하는 전류는 매우 적다. 하지만 PIV(역방향 한계 전압, peak-inverse-voltage)를 넘어서는 전압을 공급하면, 다이오드는 reverse breakdown을 일으켜 역방향으로 커다란 전류를 보내 장비가 망가진다. 제너 다이오드 같은 특별한 목적의 다이오드에 대해서는 PIV를 적용하지 않는 경우도 있다.

다이오드의 종류

정류 다이오드는 교류를 직류로 정류한다.
회로 기호로는 다음과 같다.

 

 네이버 지식iN

 http://kin.naver.com/382650&sid=SjB-FHF0MEoAAD4EJtg

 

- 반파정류
교류 입력 전압의 +, -의 반 주기만을 정류하게 되어 출력단과 같은 파형이 형성된다.

- 전파정류
혹은 양파정류는 두 개의 다이오와 중간 탭이 있는 트랜스포머를 사용하여 교류의 +, - 양(전) 주기 모두를 정류하는 방식이다.

- 브리지정류
회로 방식은 전파 정류의 일종으로 중간 탭이 있는 트랜스포머가 필요없는 방식이다.

 

이상과 같이 직류 성분을 사용하기 위해 다이오드의 정류 작용을 사용하는데 출력축의 전류는 아직 완전한 직류가 아니고 맥동전류 혹은 맥류라고 부릅니다. 맥박처럼 요동을 친다는 의미죠 따라서 완전한 직류로 사용하기 위해서는 안정화 회로가 추가되어야 한다.

• 제너 다이오드(Zener diode)

다이오드는 순방향으로는 전류가 흐르고 반대 방향으로는 흐르지 않는다. 그런데 반대방향으로 전압을 점점 높여주면 어느 순간에 전류가 확흐르는데 이것이 항복전압이다.
제너 다이오드는 이러한 항복현상이 일반다이오드보다 낮게 일어나도록 불순물 농도를 높여 만든 다이오드이다.

회로 기호로는 다음과 같다.

 

 네이버 지식iN

 http://kin.naver.com/292521&sid=SjboNZXSNkoAAFkEKFw

TR은 자기 바이어스 회로를 구성해 주면 Vbe 값이 거의 일정하게 0.6V ~ 0.7V 정도를
유지하기 때문에 base에 일정한 제너 전압이 인가되면 emitter에도 그보다 0.6V ~0.7V 낮은
일정한 전압(Vz-Vbe)이 유지되게 됩니다.

[상세 설명]

 

TR,zener diode로 구성한 정전압 회로는 위의 그림 1과 같이 단순화 할 수있습니다.
여기에 모터, 증폭회로 등등의 부하(LOAD)가 연결되게 됩니다.

그림1의 회로도를 보다 쉽게 이해하기 위해 회로도를 통상 자주쓰이는 형태로 바꾸고,
부하를 RL이라 칭하여 연결하면 그림 2와 같이 됩니다.

즉, Rz,D1,RL 등에 의해 Q1의 자기 바이어스 (self bias) 회로를 구성하게 되어,
Q1의 Vbe는 거의 일정하게 0.6~0,7V 정도를 유지하게 됩니다. (이하에서는 0.6V로 통일합니다)

따라서 만약 제너다이오드가 10V 짜리라면 에미터는 베이스보다 0.6V 낮게
9.4V가 유지되는 것입니다.

이러한 자기 바이어스는 LOAD가 큰 전류를 요구하여 Q1이 감당하기어려운 상태로
되어 Q1이 파괴되기 전까지는 균형을 이루게 됩니다.

엄밀히 말하면 LOAD에 흐르는 전류에 따라 Vbe는 아주 조금씩 변화하기 때문에
완전 고정된 정전압은 아닙니다만, 왠만한 실용 회로에서는 무시할수있는 수준이기 때문에
간단한 정전압으로 유용하게 활용됩니다.

위 내용에 대해 보다 상세히 알고 싶으시면 제가 운영하는 아래의 카페에 오셔서
관련 자료를 보시거나 질의응답란에 질의하시면 1:1로 응답해 드립니다.

• 포토 다이오드(Photo diode)

pn 접합에 빛이 비춰지면 전압이 발생 합니다 앞에 렌스형으로 하여 빛이 접합면에 잘닿도록구조를 갖습니다 빛의 변화에 따라 발생하는 전압도 달라지므로 리모콘 또는 빛감응장치드에 사용 됩니다 적외선용만 있는것이 아닙니다 태양전지도 따지고보면 일종의 포토 다이오드 입니다

• 발광 다이오드(Light emitter diode, 줄여서 LED)

led 입니다 1923년에 비소화갈륨pn  접합에서의 발광이 발견 되였는데  소수캐  리어 의 재결합에 의하여 발광되는 것입니다 처음에는 적색 초록색 뿐이였으나 요지음은 청색이 만들어져 TV에도 사용 하고 있지요

• 검파 다이오드(Germanum diode)

radio frequency에서 일종의 정류이나 검파라 말 합니다 am 검파 fm 검파등이 있습니다. 높은 주파수에서 사용 하는 다이오드 입니다

• 터널 다이오드(Tunnel diode)

불순물이 많이 함유된 pn 접합 이다 불순물의 공핍대 의 얇은 벽을 뛰어넘어 전류를 흘려보내는 터널효과에의한 부성저항을 갖는 다이오드 입니다  일본의 에사끼 가 이현상을 처음 발견하여 에사끼 다이오드라고도 하며 아주 높은마 이크로 주파수의 발진 등에 사용 합니다

• 브리지 다이오드(Bridge diode)

주로 교류의 정류용에 사용하는 다이오드로서 4개를 묶어 교류 2극 +극 -극을 갖습니다 4개를 묶으면 마름모꼴이 됩니다 cathode끼리 묶어 +극 anode끼리 묶어 -극cathode anode 와 묶어 두개를 교류에 연결하도록 하는 구조 입니다