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실험레포트 - (예비) 발광 다이오드 및 제너 다이오드

전자 5장 . 발광 다이오드 및 제너 다이오드 예비 레포트1. 실험목적발광 다이오드의 동작전압과 전류에 따른 빛의 밝기를 조절하고, 전압을 일정하게 유지할 수 있는 제너 다이오드의 특성을 확인한다.2. 실험이론발광 다이오드는 LED라고도 하며, 순방향일 때는 전류가 흘러서 빛이 나오고 역방향일 때는 꺼진 상태가 되어 빛이 나오지 않는다. 빛의 세기는 전류의 세기에 따라 달라진다. 하지만 갑자기 많은 전류가 흐르게 되면 일반 다이오드와 마찬가지로 파괴된다. 다이오드를 만드는 물질에 따라 빛의 종류가 달라진다. 임계전압은 5,7V로 다양하다. 순방향이 인가 될 때 GaAsP나 GaP와 같은 LED 재료는 빛에너지의 광자가 눈에 보이는 가시광원을 생성하기에 충분한 수로 방출된다. 이것을 전계발광이라 한다.제너 다이오드는 제너 항복영역을 이용하기 위해 만들어진 PN접합 소자로, 첨가되는 물질의 양을 조절하여 만든다. 주로 역방향 바이어스를 이용하여 일정한 제너전압을 유지하는데 사용한다. 역방향 전위가 제너 영역에 도달하면 제너 다이오드는 내부 저항이 없는 일정 전압원으로 대치할 수 있다. 제너 다이오드는 정격용량의 한계가 초과되면 파괴된다. 일반 다이오드는 PIV영역이 되면 파괴되는데 제너는 이 영역을 효율적으로 이용한다.< 제너다이오드를 해석하기 위한 단계 >① 제너 다이오드가 꺼진 상태에서 다이오드에 걸리는 전압 유도② 제너 다이오드에 걸리는 전압 > 제너전압 : 다이오드가 켜지므로 일정한 전압원으로 대치③ 제너 다이오드에 걸리는 저압 < 제너전압 : 개방회로④ 순방향일 때는 일반 다이오드와 같이 해석3. 실험순서(1) LED 동작실험① 옆의 회로 구성, LED규격표를 참고하여V_E값들에 대하여V_D, V_R, I_D 계산하여 기록② 전류는 전류측정기나 I=V/R 과 같은 식을 이용③ V-I의 특성곡선 그림(2) 제너 다이오드 동작실험① 그림 5-4의 회로 구성, 보통 붉은색 테두리가 N② LED실험 ②에서와 같이 규격표를 참조하여 이론값을 계산하여 기록, 전압은 측정하여 기록. 측정값들을 이용하여 제너전류 계산③ 측정된 값들을 이용하여 그림 그리기(부호 주의)④ 제어전압의 평균값 구하기, 제너 다이오드의 평균저항 구함⑤ 원점에서 전류가 급격히 증가하는 제너 전압까지 선을 이어 평균저항 구함

공학/기술| 2020.10.30| 2페이지| 1,500원| 조회(180)

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실험레포트 - (예비) 반파 및 전파정류회로

3장 반파 및 전파 정류회로 예비레포트1. 실험목적다이오드를 이용하여 교류전압을 직류전압으로 변환하는 정류회로의 동작원리를 확인한다.2. 실험이론반파 및 전파 정류기의 기능은 교류를 직류로 변환시키는 것이다. 그림 3-1은 입력인 교류전압이 다이오드의 임계전압보다 클 경우에 반파만 통과되는 출력전압의 파형이다. 출력전압의 평균치는 식 3-1과 같고 최대 입력전압V _{m}의 약 32%이다.V_dc = { 1} over { 2pi} int _{ 0} ^{pi } {V_m sin omegatd( omega t) } = 0.318V_m그림 3-2는 전파정류기의 출력전압을 보인 것으로 출력전압의 평균치는 식 3-2와 같이 반파 평균값의 두배로 최대전압의 63.6%이다.V _{dc} = {1} over {pi } int _{0} ^{pi } {V _{m} sin omega td( omega t)} `=`0.636V _{m}교류전압의 최대값이 임계전압보다 클 경우에는 다이오드의 임계전압을 무시하는데 정현파 신호의 최대값이 임계전압보다 크지 않을 경우에는 다이오드의 임계전압을 무시할 수 없다. 다이오드에 역방향으로 전압이 인가되면 최대 역전압과 제너 항복전압을 고려해야한다. 다이오드 정류기 회로에서 요구되는 역전압값은 인가된 정현파 신호의 최대전압보다 훨씬 커야 다이오드가 안전하다.3, 실험순서(1) 임계전압각 다이오드의 번호 할당, DMM을 이용하여 다이오드의 임계전압 측정(2) 반파 정류1. 그림 3-3의 회로를 구성하여 입력전압은 정현파V _{m`} `=4cos(2000 pi t)V를 공급2. 파형이 보이도록 오실로스코프의 수직감도와 수평감도 결정, 가운데 수평축 전압을 0V로 설정한 후 입력을 AC결합으로 설정. 다이오드의 임계전압을 고려하여 그림3-3의 회로에서 유도한 출력전압의 파형을 그림. 출력파형의 최대치와 최소치 표시.3. 오실로스코프의 입력을 DC결합으로 설정히고 수직 및 수평감도를 조절한 후 출력전압 파형을 관측4. 다이오드를 역으로 연결하고 DC결합으로 동작하는 오실로스코프의 출력파형 그림. 최대와 최소표시5. 그림 3-7의 회로연결,주파수를 조절하여 출력파형 변화 관찰, 커패시터를 100mu F으로 변경 후 동일하게 실험.(3) 반파정류 (2)위의 회로 구성 후 AC결합에서 임계전압을 고려한 이론적인 출력전압을 결정하고 감도를 조절하여 간 주기의 출력파형을 최소 ,최대와 함께 그린 후 DC값 계산DMM으로 DC값 계산하여 비교한다.다이오드의 위치와 방향을 바꾸고 실험.(4) 반파정류 (3)위와 같은 회로 구성, 이론파형을 최대와 최소를 포함하여 그림, 오실로스코프의 입력은 AC로 설정.오실로스코프를 DC결합으로 하여 출력전압 파형 그림.(5) 브리지 방식 전파정류옆과 같은 브리지 정류기 구성,별도의 함수발생기를 이용하여 입력신호의 최대값을V _{s} =`10cos(120 pi t)V로 한다. DMM을 AC로 두고 입력전압 측정 후 기록, 오실로스코프를 이용하여 입력신호의 주파수와 전압의 최대 및 첨두치 기록.위의 회로에서 다이오드의 임계전압을 고려하여 예상되는V _{O}의 출력파형을 그림.오실로스코프의 결합을 DC로 바꾸고 파형그림.위의 회로에서 부하저항 2kΩ과 병렬로 커패시터 100mu F을 극성을 구분하여 연결 후 출력 파형 측정. 또 주어진 저항들을 모두 병렬로 연결하고 1mu F으로 변경하여 파형 측정, 맥동률도 구하여 기록. 입력신호의 주파수를 30Hz 정도로 낮추어 실험하고 맥동률구함.위의 그림과 같이 다이오드 D3,D4를 2kΩ을 저항으로 교체하고 각 다이오드의 임계전압을 고려하여V _{O}의 예상파형 그림.최대 최소 표시, 오실로스코프를 이용하여V _{O}그림. 둘이 비교위의 회로에서 저항 R3가 없는 경우에 출력전압의 파형 그리기

공학/기술| 2020.10.30| 3페이지| 1,500원| 조회(160)

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실험레포트 - (결과) 다이오드 직렬 및 병렬연결

실험 2. 다이오드 직렬 및 병렬연결실험결과표시값1kΩ①1kΩ②2kΩ측정값0.988kOMEGA 1.982kOMEGA 1.991kOMEGA(1) 임계전압Si = 0.5721V, Ge = 0.5902V(2) 직렬구성표 2-1. 직렬 다이오드 순방향이론값측정값오차(%)V _{D}0.574V0.627V9.23%V _{0}4.426V4.445V0.42%I _{D}2.21mA2.243mA1.49%표 2-2. 직렬 다이오드 역방향이론값측정값오차(%)V _{D}-5V-5.075V1.5%V _{0}0.0034V0.002V3.3%I _{D}17.3nA0.001mA1.7%(3) 병렬구성표 2-3. 병렬 다이오드이론값측정값오차(%)V _{R}4.429V4.453V0.5%V _{0}0.570V0.601V5.43%I _{R}0.285mA0.303mA6.32%표 2-4. 저항과 다이오드 병렬연결이론값측정값오차(%)V _{R1}4.44V4.457V0.38%V _{0}0.560V0.613V9.46%I _{R1}2.22mA2.249mA1.18%I _{R2}0.560mA0.609mA8.75%표 2-5. 2개의 다이오드가 반대로 병렬연결된 경우이론값측정값오차(%)V _{R}4.426V4.438V0.27%V _{0}0.574V0.631V9.93%I _{R1}2.21mA2.239mA1.31%I _{Si} (왼)12.2nA0A0%I _{Si} (오)2.21mA2.239mA1.31%표 2-6. AND 게이트 측정값V _{1}=0VV _{2}=0VV _{1}=0VV _{2}=5VV _{1}=5VV _{2}=0VV _{1}=5VV _{2}=5VV _{O}0.62V0.65V0.64V5.04VI _{R}0.628mA0.658mA0.648mA5.10mA표 2-7. 다이오드와 저항의 브리지 회로V _{si왼쪽}V _{si오른쪽}V _{0}V _{2}V _{3}이론값(V)0.570.570.0024.0284.028실험값(V)0.610.610.00284.0354.034검토 및 토의이번 실험은 다이오드를 직렬 및 병렬로 연결하였을 때 다이오드의 상태를 알아보는 것이다. 실험값과 이론값을 비교해보았을 때 오차율은 대부분 크지 않았다. 첫 번째 실험 직렬구성 실험에서 전류계로 측정한 값과 측정된 전압을 저항 값으로 나누어 계산한 전류 값과는 어느 정도 차이가 발생한다. 그 이유에 대해 생각해보면 표 2-1의 전류 이론값과 계산 값의 오차는 1.49%로 이는 전선이나 breadboard등의 저항으로 인하여 약간의 오차가 발생하였다고 볼 수 있다.병렬 구성 실험에서 Ge의 문턱전압이 Si의 임계전압보다 낮다. 따라서 두 개의 다이오드의 상태에 대해 알아보면 문턱전압이 낮은 Ge의 문턱전압이 걸리게 되고 Ge만 on이 되고 문턱전압을 넘기지 못한 Si는 off 상태이다.첫 번째 실험은 직렬로 저항과 다이오드를 구성하고 이때의V _{D} ,`V _{O} ,`I _{D}을 구하였다. 순방향의 다이오드는 회로의 전류가 흐르게 된다. 다이오드의 방향을 반대로 회로를 구성하였을 때에는 이론적으로 전류가 회로에 흐르지 않게 되어 인가된 전압은 Si 다이오드에 모두 걸리게 되지만 측정결과V _{D}=5.075V가 나왔고,V _{O}은 0.002V가 나왔다. 이것은 회로에 전류가 아주 작게 흘렀다는 것이고 다이오드가 off 상태가 되어 회로에 아주 미세한 전류가 흘렀다. 실제로 0.001mA의 전류가 회로에 흘렀다. 두 번째 실험에서는 Si와 Ge 다이오드를 병렬로 연결하여 회로를 구성하였다. 문턱전압이 낮은 Ge의 문턱전압이 걸렸고 Si 다이오드는 문턱전압을 넘기지 못하여 전류가 흐르지 못했다. 세 번째 실험은 Ge 대신 1kΩ의 저항을 병렬로 연결하고 실험을 하였는데 Si의 문턱전압이 병렬연결 되어있는 1kΩ에 걸리게 되었다. 네 번째 실험은 두 개의 다이오드를 병렬로 연결하는데 하나는 순방향 바이어스, 다른 하나는 역방향 바이어스를 주어 측정한 결과, 순방향으로 연결한 다이오드만 on이 되어 전류가 흐르고 역방향으로 연결한 다이오드는 전류가 거의 흐르지 못했다. 다섯 번째 AND 게이트 실험에서는 다이오드를 이용하여 논리 게이트를 구성할 수 있는 것을 확인 하였다. 마지막 브리지 실험에서는 이론상으로는 전위가 같은 1k

공학/기술| 2020.10.30| 2페이지| 1,500원| 조회(179)

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실험레포트 - (결과) 망로 전류 및 마디 전압을 이용한 회로해석

실험 5 .망로 전류 및 마디 전압을 이용한 회로해석 결과레포트(1) 망로 전류법을 이용한 회로 해석 및 입증표시값V _{s}330Ω100Ω100Ω100Ω측정값9.95V329Ω98.2Ω98.8Ω99.1Ω100Ω100Ω100Ω98.7Ω98.2Ω98.7Ω1. 저항 측정값2. 저항의 전압강하와 전류측정저항저항값저항에 걸리는 전압저항에 흐르는 전류망로 전류 계산값표시값OMEGA이론값V측정값V이론값mA측정값mAR _{1}3308.194V8.07124.8mA24.33I _{1}24.33R _{2}1001.806V1.77518.1mA17.612.0137% 오차R _{3}1000.677V0.6686.77mA6.68I _{2}6.61R _{4}1000.451V0.4534.51mA4.451.5322% 오차R _{5}1000.226V0.2362.26mA2.29I _{3}2.076R _{6}1000.677V0.6676.77mA6.682.1126% 오차R _{L}1000.226V0.2332.26mA2.293. 망 전류법 입증망로1망로2망로3V _{s} +V _{R1} +V _{R2}V _{R2} +V _{R3} +V _{R4} +V _{R6}V _{R4} +V _{R5} +V _{RL}0.104V-0.613V-0.016V4. 마디 전압법을 이용한 회로 측정마디마디에 걸리는 전압마디에 흐르는 전류의 합이론측정전류이름이론측정V _{a}1.81V1.772VI_{ R1}+I _{ R2}+I _{ R3}0mA0.04V _{b}1.13V1.112VI_{ R3}+I _{ R4}+I _{ R5}(=I _{ RL} )0mA0.06V _{c}0.677V0.670VI_{ R4}+I _{ R6}+I _{ RL}(=I _{ R5} )0mA0.06V _{ab}0.68V0.670VV _{bc}0.453V0.453V(2) 결과 및 고찰 (+ 오차원인)이번 실험은 더 많은 저항을 포함하는 복잡한 회로에서 망로의 전체 전압의 합이 0이라는 KVL을 이용하여 전류를 구하는 방법과 마디에서 전류의 합이 0이라는 KCL을 이용하여 마디의 전압을 구하는 해석방법을 확인하는 실험이었다. 처음에 저항을 측정했는데 저항 측정에서부터 조금의 오차들이 발생함을 알 수 있다. 이 저항들로 회로를 구성하고 저항에 걸리는 전압과 전류를 측정한다. 저항의 측정값이 이론값과 오차가 있어서 전류와 전압에 대한 오차도 있을 수밖에 없다. 저항에 걸리는 전압은 DMM을 저항 양 단에 +,- 방향에 주의하여 전선과 연결하여 구하였고 전류는 저항의 다리 하나를 뽑아 +, 다음 노드에 연결된 저항에 ?를 연결하여 구하였다. 망로 전류 계산값에 대해서는 2.0137% ,1.5322% ,2.1126% 의 오차가 발생하였고 마디 전압법에 대해서는 KCL에 의해 합은 0이 나와야하지만 약간의 오차가 발생하였다. 이러한 오차가 발생하는 원인에는 가장 기본적으로, 저항의 이론값과 측정값에 대한 오차가 있기 때문이다. 저항값이 100Ω이라 되어있다 하더라도 정확하게 100Ω인 저항소자는 잘 없다고 한다. 또 값들이 딱 한 수치에 고정되지 않고 측정을 할 때 계속 변화한다. 변화하는 중에 하나의 값을 기록하는 것이라서 정확한 측정값이라 할 수 없다. 그리고 실험할 때 이용하는 전압계와 전류계의 내부저항은 이상적인 전압계와 전류계에서의 내부저항과는 다르기 때문에 실제로 측정한 값들과 이상적인 이론값에는 오차가 발생한다고 할 수 있다. 유효숫자를 작게 하는 것도 오차의 원인이 될 수 있다. 오차의 원인을 줄이기 위해서는 유효숫자를 좀 더 많이 하거나 측정값들의 변화가 멈출때까지 기다렸다가 측정하는 방법이 있다.

공학/기술| 2020.10.30| 1페이지| 1,000원| 조회(190)

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실험레포트 - (예비) 클리핑과 클램핑 회로

전자 4장 클리핑과 클램핑 회로 예비 레포트1. 실험목적입력신호의 파형을 수정하는 클리퍼와 클림퍼의 기능과 동작을 이해한다.2. 실험이론클리퍼는 인가된 교류신호의 일부를 자르는 것이다. 클리퍼 회로는 제거하려는 교류신호의 직류값 설정을 위해서 별도의 직류전원을 사용한다. 입력신호가 구형파이면 간단하여 쉽게 해석할 수 있는데 정형파일 때는 모든 값을 고려할 수 없기 때문에 몇 개의 순간의 값들과 그 때의 직류전압과의 관계에 따라 출력을 결정한다.클램퍼는 입력파형의 첨두값을 바꾸지 않고 정해진 직류전압만큼 이동시키는 회로이다. 클리퍼는 저항과 다이오드 조합인 반면에 클램퍼는 저항, 다이오드, 커패시터의 조합으로 이루어져 있다. 이 또한 별도의 직류전원이 필요하다. 클램퍼 회로를 간단하게 해석하는 방법을 알아보면1) 다이오드가 순방향이 되는 구간부터 클램퍼 회로 구성, 커패시터에 충전된 전압과 출력 단자에 걸리는 전압 측정.2) 다이오드가 역방향일 때의 출력전압의 식 구함, 이 구간에서 방전되는 것은 무시하고 전압 일정으로 가정.3) 출력신호의 첨두전압 = 입력신호의 첨두 전압 검토. 4) 정상적인 출력파형 얻고, RC시정수로 방전되는 시간과 입력의 주기관계를 고려하여 파형 모양 결정.이와 같은 단계를 이용하는 이유는 커패시터가 과거를 기억하는 저장기능이 있어서 저장된 전압의 값도 알아야하기 때문이다.3. 실험 순서(1) 병렬클리퍼 (구형파)① 그림 4-1 회로 구성, 직류전원의 전압을 측정 후 기록, 함수발생기를 이용하여 주파수가 1kHz인 8V_pp구형파를 발생시킨다. 오실로스코프로 파형 측정② 인가된 구형파가 4V, -4V 일 때 각각 전압V_O③ ②를 통해 예상되는 파형을 그림, 오실로스코프를 이용하여 파형 측정 후 그림④ 위의 회로에서 DC전원의 극성 반대로 한 후V_O측정.⑤ ④를 통해 예상되는 파형 그림, 오실로스코프 이용하여 측정 후 그림(2) 직렬 클리퍼 (구형파)① 위의 그림과 같은 회로구성, 직류전압 1.5V의 값을 측정하여 확인, 함수발생기로 주파수가 1kHz인 8V_pp구형파 발생② 인가된 구형파가 4V,-4V일 때 이론적인 전압 계산 후 그림, 오실로스코프를 이용하여 구한 파형 그림.③ 위의 회로의 극성을 반대로 하고 인가된 구형파가 4V,-4V 일 때 전압 계산 후 예상되는 파형 그림.(3) 직렬 클리퍼 (정현파)① 그림 4-4 의 회로에서 입력신호를 정현파로 바꾸고 이 정현파 신호에 대해 출력파형을 그림. 오실로스코프를 이용하여 구한 파형을 그림.② 직류전원을 역으로 연결 한 후 동일한 실험.(4) 클램핑 회로(1)① 위와 같은 회로 구성, 다이오드가 켜진 구간에서 이론에 따른 임계전압을 사용하여V _{C} 와V _{O} 구함.② 다이오드가 꺼진 구간에서V_O값 계산.③ 순서 ①와②의 결과를 사용하여V_S의 한주기 동안에 출력파형V_O의 이론값으로 그림.④ 오실로스코프로 측정된 출력파형을 그림.⑤ 구형파 대신 동일한 진폭과 주파수를 갖는 정현파로 실험.(5) 클램핑 회로 (2)① 그림 4-8에서 다이오드를 반대로 연결한 위의 회로를 구성② 이론에 따라 다이오드가 켜진 구간에서 임계전압을 사용하면V _{C} 와V _{O} 구함.③ 다이오드가 꺼진 구간에서V_O의 이론값을 계산④ 이론에 의한V_S의 한주기 동안V_O의 파형 그림⑤ 측정된 출력파형을 그림⑥ 구형파 대신에 동일한 진폭과 주파수를 갖는 정현파로 실험.(6) 직류전원을 포함한 클램퍼① 위의 회로 구성,V_S의 측정값을 확인② 위의 (5)와 동일하게 실험(7) 클램핑 회로에서 R의 효과① 그림 4-8 회로에서 다이오드가 꺼진 상태에서 시정수 RC 계산.② 인가되는 구형파 신호에서 다이오드가 꺼지게 되는 시간 간격과 위에서 계산한 시정수와 일치하기 위한 한 주기 및 반주기 결정

공학/기술| 2020.10.30| 3페이지| 1,500원| 조회(188)

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