기초실험및설계 : 다이오드 회로 예비보고서

소개

다이오드를 이용하여 반파 정류회로, 브리지 정류회로를 구성하고 정류 작용을 이해한다.
평활회로의 동작 특성과 기능을 이해한다.
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목차

1. 실험목적

2. 실험이론

3. 실험방법

4. 고찰

5. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
다이오드를 이용하여 반파 정류회로, 브리지 정류회로를 구성하고 정류 작용을 이해한다.
평활회로의 동작 특성과 기능을 이해한다.

2. 실험이론
반도체는 도체와 부도체 중간의 전도성을 지닌 물질로써, 원소 주기율표에서 Si, Ge와 같은 4족 원소들이 반도체에 해당한다. 반도체에 As, P와 같은 5족 원소나 B, Ga와 같은 3족 원소를 첨가하면 자유 전자 또는 자유 정공이 생겨 전도성이 높아지는데, 5족 원소를 첨가하여 자유 전자가 많은 반도체를 n형 반도체, 3족 원소를 첨가하여 자유 정공이 많은 반도체를 p형 반도체라고 한다. 반도체의 자유 전자, 자유 정공들을 캐리어라고 부른다.
p형 반도체와 n형 반도체를 접합시킨 소자를 다이오드라고 한다. p형 반도체 쪽의 단자를 애노드, n형 반도체 쪽의 단자를 캐소드라고 부른다. p형 반도체에는 자유 정공의 농도가 높고, n형 반도체에는 자유 전자의 농도가 높으므로 둘을 접합시키면 평형을 이루기 위해 접합면 근처에서 서로 다른 반도체를 향해 확산 현상이 나타나는데, 그 결과로 접합면 근처에는 캐리어가 없는 공핍층이 생성된다. 또한, p형 반도체의 접합면 부근에는 전자가, n형 반도체의 접합면 부근에는 정공이 속박되어 있어 내부에 전계가 형성된다. 이 내부 전계는 p형 반도체 및 n형 반도체 캐리어들의 확산에 반대되는 방향이므로, 확산을 방해하기 때문에 전위 장벽이라고 부른다.
다이오드 외부에서 다이오드 양단에 전압을 가하는 것을 바이어스라고 한다. 바이어스 전압을 통해 내부 전위 장벽을 상쇄시켜 도체가 되도록 만들 수 있고, 전위 장벽을 강화시켜 부도체가 되게 만들 수도 있다.
애노드가 캐소드에 비해 높은 전위를 가지도록 전압을 인가하는 것을 순방향 바이어스라고 한다. 순방향 바이어스를 걸면 p형 반도체 및 n형 반도체의 다수 캐리어들이 진행하는 방향과 외부 전계의 방향이 같기 때문에 전류가 흐르게 된다. 또한, 바이어스 전압에 의해 공핍층 폭이 좁아지게 되는데, 전위 장벽보다 큰 순방향 바이어스를 주면, 내부 전위 장벽이 상쇄되기 때문에 전류가 더욱 잘 흐르게 된다. 순방향 바이어스로 인해 전류가 잘 흐르게 되는 시점의 전압을 도통 전압 이라고 한다.

참고자료

· Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith, 「Microelectronic Circuits」, 6th ed., Oxford University Press, 2011, pp. 190~195
· 신윤기, 「그림으로 쉽게 배우는 전자회로」, 인터비젼, 2002, pp. 3~12, 18~34