반도체 다이오드의 원리

목차

목차
1. 다이오드
1) 순방향 바이어스
2) 역방향 바이어스와 항복현상
3) 순반향 바이어스된 PN접합 다이오드
4) 역방향 바이어스된 PN접합 다이오드
5) 이상적인 반도체 다이오드
6) 다이오드의 혁명
7) 다이오드의 파라미터
8) PN접합 다이오드
9) 다이오드 특성곡선

2. 반파 정류기

본문내용

원의 처음 반주기 동안은 다이오드가 순방향으로 바이어스가 되므로 다이오드가 도통되어 회로에 전류가 공급된다. 따라서 2차측 전원이 그대로(이상적인 다이오드에서의 전압 강하는 0V이다.) 저항에 나타난다. 변압비가 1:1이므로 입력측과 동일한 크기의 전압이 저항에 나타난다.
그림-Ⅲ 순방향 바이어스의 정류
② 그림-Ⅳ는 이상적인 다이오드를 이용한 반파 정류회로로, 입력으로 음의 신호를 입력할 때의 출력 신호 파형을 보여주고 있다. 변압기의 1차측 전원의 다음 반주기 동안은 다이오드가 역방향으로 바이어스되므로 다이오드가 개방되어 회로에 전류가 공급되지 않는다. 따라서 저항에는 전류가 거의 흐르지 않으므로 아무런 전압도 나타나지 않는다.
그림-Ⅳ 역방향 바이어스의 정류
그림-Ⅰ의 회로를 Pspice를 이용하여 시뮬레이션 하였다. 그림-Ⅰ의 회로를 시뮬레이션하기 위한 스키메틱 회로인 그림 -Ⅴ에 4개의 마커가 설정된 것을 볼 수 있다. 다이오드(D1)에 흐르는 전류와 양단 전압을 관찰하기 위해 전류 마커와 전압 마커를 위치시켰다.
순방향 바이어스 전압이 일정하게 증가하도록 전압 전원 V1을 인가해 주었을 때, 순방향 바이어스가 0.7V에 이를 때까지는 순방향 전류가 천천히 증가하지만, 0.7V 이상이 되면 급속히 증가하는 것을 그림-Ⅵ의 위쪽 그래프에서 확인 할 수 있다. 전압 전원 V1이 증가해도 다이오드 양단의 전압차는 0.7V 큰처에서 일정하게 유지되는 것을 그림 5.6의 아래쪽 그래프에서 확인할 수 있다.
그림 -Ⅴ 순방향 다이오드 회로를 시뮬레이션하기 위한 스키메틱
그림 -Ⅵ 그림 -Ⅴ의 회로의 시뮬레이션 결과 파형
다이오드의 역방향 바이어스의 특성 곡선을 알아보기 위해서 사용하는 회로도인 그림-Ⅶ은 그림-Ⅴ과 동일하나 Edit simulation setting 옵션부분의 전압원 V1의 DC Sweep을 -70V∼0V로 설정하면 역방향 바이어스 효과를 낸다. 역방향 바이어스가 -32V까지는 전류가 거의 흐르지 않다가 그 이상이 되면 급격히 전류가 흐르기 시작하는 것을 그림-Ⅷ의 위쪽 그래프에서 확인할 수 있다. 그리고 다이오드의 양단의 전압차도 이때부터 일정하게 유지되는 그림-Ⅷ의 아래쪽 그래프에서 확인할 수 있다. 이 때의 전압을 항복 전압이라 한다.
그림-Ⅶ 역방향 다이오드 회로를 시뮬레이션하기 위한 스키메틱
그림 -Ⅷ 그림-Ⅶ 회로의 시뮬레이션 결과 파형
그림-Ⅲ과-Ⅳ 의 반파 정류기를 시뮬레이션하기 위해 그림-Ⅸ의 회로를 사용하였다. V1이 양의 전압을 갖는 반 주기동안 다이오드 D1에는 순 방향 전압이 걸리고 V1이 음의 전압을 갖는 반 주기동안 다이오드 D1에는 역 방향 전압이 걸린다. 결국 저항 R2에는 양의 반주기에만 전류가 흐른다. 전압원 V1과 다이오드 양단에 걸리는 전압 관계는 그림-Ⅹ의 아래쪽 그래프에서 볼 수 있고, R2에 흐르는 반파 정류된 전류 파형은 그림-Ⅹ의 위쪽 그래프에서 볼 수 있다.
그림 -Ⅸ 반파 정류기 회로를 시뮬레이션하기 위한 스키메틱
그림-Ⅹ 그림-Ⅸ의 회로의 시뮬레이션 결과 파형

키워드

순방향,   역방향,   바이어스,   PN,   PN접합,   다이오드,   반파정류기