전자회로 1장 반도체다이오드

소개

전자회로 1장 반도체 다이오드에 대한 서브노트

목차

1. 다이오드
2. 반파정류기

본문내용

1. 다이오드
1) 순방향 바이어스
그림-Ⅰ에 다이오드에 순방향 바이어스를 인가한 회로와 다이오드의 순방향 바이어스의 특성 곡선을 보였다.


그림-Ⅰ 다이오드의 순방향 바이어스 특성 곡선

그림-Ⅰ에서와 같이 다이오드의 양극(Anode)이 음극(Cathode)보다 높은 전위를 갖도록 전압을 인가하는 것을 순방향 바이어스라 한다. 순방향 바이어스시 다이오드의 양극과 음극 사이의 전위차가 증가하면 점차 전류가 증가하는데, 실리콘(Si) 다이오드의 경우 대략 다이오드 양단 전압이 0.7V 에 이를 때까지는 순방향 전류( ) 가 조금밖에 증가하지 않지만 0.7V이상이 되면 는 급속히 증가하게 된다.

2) 역방향 바이어스와 항복현상

그림-Ⅱ에 다이오드에 역방향 바이어스를 인가한 회로와 다이오드의 역방향 바이어스의 특성 곡선을 보였다.





그림-Ⅱ다이오드의 역방향 바이어스의 특성 곡선


그림-Ⅱ에서와 같이 다이오드의 음극이 양극 보다 높은 전위를 갖도록 전압을 인가하는 것을 역 방향 바이어스라 한다. 이 경우에는 공핍층 영역이 확장되면서 다수 캐리어들의 이동이 감소되므로 역 방향 전류() 가 거의 흐르지 않는다.
그러나, 역방향 바이어스가 증가하여 항복전압(breakdown voltage)이라 불리는 전압에 이르게 되면 과도한 전류가 흐르게 된다. 이 과도전류가 흐르는 현상을 항복(breakdown)이라 하며 과도 전류에 의해 다이오드의 PN구조가 파괴될 수 도 있다.



3) 순반향 바이어스된 PN접합 다이오드
순방향 바이어스를 다이오드에 가하려면 그림 4와 같이 다이오드의 양극에 외부전원의 +전위를 연결하고 음극에 -전위를 연결하면 된다. 이 때 직렬저한 Rs를 사용하는 이유는 다이오드를 통하여 흐르는 전류를 제한하기 위함이다.
순방향 바이어스된 PN접합 SI다이오드와 그 등가회로는 그림 4와 같다. 단 rB는 다이오드 자체저항(bulk resistance)이다.
순방향 바이어스된 PN접합 다이오드에 흐르는 전류는 주로 다수 캐리어에 의한 것으로 그림 5와 같이 자유전자는 양극 쪽으로 이동하고 정공은 음극 쪽으로 이동한다. 그 결과 다이오드에 결과적으로 흐르는 전류 IF는 화살표 방향으로 된다.

4) 역방향 바이어스된 PN접합 다이오드
역방향 바이어스를 다이오드에 가하려면 그림 6과 같이 다이오드의 양극에 외부전원의 -전위를 연결하고 음극에 +전위를 연결한다. 그 결과 공핍층의 폭이 증가하여 다수 캐리어는 접합을 건너갈 수 없다. 그러나 소수 캐리어는 접합을 넘어가게 된다.
음극측의 +전위가 P측 내의 전자를 끌어당기며 양극측의 -전위가 N측 내의 정공을 끌어 당기게 되어 소수 캐리러에 의한 전류가 다이오드 음극에서 양극측으로 흐르며, 이 전류는 IS로 표시한다.
IS는 온도 10oC상승할 때마다 약 2배씩 증가하며 큰 역방향 전압에서도 어느 한계까지는 크게 증가하지 않는다.

참고자료

· 없음