[전기, 전자, 제어] 접합다이오드의 특성

소개글

접합다이오드의 특성에 관한 실험보고섭입니다.

목차

없음.

본문내용

1. 관련이론

(1) 반도체 : 저항률이 전도체와 절연체 사이에 존재하는 고체
1) 종류 : 트랜지스터, 접합 다이오드, 제너 다이오드, 터널 다이오드, 집적회로 등
2) 응용 : 반도체 소자의 제어기능은 정류기, 증폭기, 검출기, 발진기, 스위칭 소자 등으로 사용
3) 제조 : 초기에는 반도체 재료로 게르마늄 (Ge) 이 많이 쓰였으나 요즘은 대부분이 높은 온도에서도 잘 견딜 수 있는 실리콘 (Si) 으로 많이 제조된다.
4) 도핑 : 순수한 상태에서 이들 반도체는 저항율이 높아서 전도도가 매우 낮게 되므로 미세한 양의 불순물을 가하여 Ge나 Si의 전도도를 증가시킬 수 있는데 이를 doping 이라 한다. doping시 첨가시키는 불순물은 다음과 같다.
■ 3가 불순물 : p형 반도체가 만들어짐, 정공수 증가 : Al, B, Ga (accepter)
■ 5가 불순물 : n형 반도체가 만들어짐, 자유전자수 증가 : As, Sb, P, An
(donor impurities)

(2) 반도체의 전류 캐리어
반도체 다이오드와 트랜지스터의 전류흐름은 (+)전하 캐리어와 (-)전하 캐리어의 이동으로 이루어지는데, 이 (-)전하 캐리어를 자유전자라 하고, (+)전하 캐리어를 정공이라 한다. n형 반도체의 전류흐름은 다수 캐리어인 자유 전자에 의해 이루어지고, 반대로 p형 반도체의 전류흐름은 다수 캐리어인 정공에 의해 이루어지게 된다.

(3) 반도체 접합 다이오드의 동작
그림 (a) 는 p형과 n형 실리콘을 접합하여 만든 다이오드로 한 방향으로는 전류를 쉽게 흘리고, 다른 방향으로는 거의 전류가 흐르지 않는 특성을 가지게 되는데, 이 특성을 설명하기 위해서 그림 (b) 와 같은 전원이 인가된 접합다이오드를 생각하면,

그림 (a) 접합다이오드 그림 (b) 순방향 바이어스
그림 (b) 와 같이 다이오드의 p형쪽에 (+)전압을 n형쪽에 (-)전압을 연결한 구조를 순방향 바이어스라고 하는데, 이때 (-)전압쪽의 전자는 n형쪽으로 이동하고, p형 실리콘의 정공은 전원의 (+) 단자와의 반발에 의해 pn 접합부를 향해 이동된다. 이때 pn 접합부에서는 자유전자와 정공의 결합이 일어나는데 이 결합에 의해 소실되는 전류 캐리어는 전원으로부터 공급되는 새로운 캐리어들로 대치된다.
한편, p형 실리콘에서 생성된 자유전자는 (+) 단자쪽으로 이동되고 외부회로로 흐르는데, 이러한 과정이 계속적으로 일어나므로 전류의 흐름은 지속된다. 이때 인가전압 (VAA) 을 증가시키면 전류의 흐름도 증가하게 된다. 그림 (c) 는 역방향 바이어스를 나타낸 것으로 동작을 살펴보게 되면, (+)전압쪽이 n형 실리콘의 자유전자를 끌어당기고, (-)전압쪽은 p형 실리콘의 정공을 끌어당겨서 pn접합부에서의 자유전자, 정공의 결합이 없으므로 다이오드에 다수 캐리어에 의한 전류는 흐르지 않게 된다.

참고 자료

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