다이오드 실험 결과 보고서

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목차

실험1. 다이오드 특성 및 반파 정류회로 실험
1. 다이오드
2. 다이오드 전압 전류 특성
1) 반파정류기 실험 출력값 및 파형
2) 결과 분석
3) 고찰
4). 중간 탭 변압기를 이용한 전파 정류회로

실험 2. 브리지형 전파 정류회로
1. 분석
2. 고찰

본문내용

다이오드의 차이점
이상적인 다이오드는 1.0V이상이면 무조건 통하고, 반대면 전류가 0, 스위칭 속도는 무한대이다 하지만 실제 다이오드는 가장 많이 사용하는 실리콘의 경우 약 0.7V 이상, 게르마늄이나 쇼트키의 경우 0.3~0.4V 이상 되면 흐르고, 역방향인 경우 누설전류가 흐르며, 속도도 유한하죠.
② 다이오드의 역방향 전류를 측정하기 힘든 이유
실리콘 다이오드의 경우 역방향 전류는 보통 수~수십㎁ 정도이다. 일반계측기로 측정하기에는 너무 작다. 하지만 게르마늄이나 쇼트키 다이오드의 경우 비교적 역전류가 크기 때문에(㎂정도) 측정이 가능하다
③ 멀티미터로 다이오드의 극성을 조사할 수 있는가
멀티미터에서 저항측정렌지 또는 다이오드 전용 측정렌지가 있는 경우 극성 조사가 가능하다. 순방향일 때는 낮은 저항 값을 표시하고, 역방향일 때는 무한대로 지시한다. 하지만 일부 멀티미터기의 경우 저항측정시 낮은 전압(0.4V이하)로 측정하는 경우가 있는데 이런 경우는 불가능하다.
④ 반파 정류회로에서 오실로스코프로 측정한 최대값과 멀티미터로 측정한 값의 차이점은 무엇인가
스코프에 표시되는 것은 파형자체이다. 가령 가정에서 사용하는 교류 220V를 관찰하면 +311V~-311V 로 스윙되는 파형을 보여 준다. 즉 흔히 말하는 peak 치이다.
문제는 멀티미터인데 교류전압을 측정하면 peak치가 아니라 실효치(RMS)값을 표시한다. 그런데 이 RMS값을 측정하는 방법이 밀티미터기에 따라 다르다. 중저가의 경우는 대부분 peak치 전압을 가지고, 이 값에서 √2(1.414)만큼 분압시켜 표시하는데 이 경우는 반파, 전파 모두 같은값으로 표시된다. 그에 반해 고가형의 디지털 미터기의 경우는 진짜 RMS로 측정을 하고 이렇게 하면 전파의 경우는 1/√2 이지만 반파의 경우는 1/2√2 의 값으로 표시된다.
정리하자면 오실로 스코프는 peak로 표시하고 멀티미터기는 실효치(RMS)값으로 표시하기 때문에 서로 차이가 있다
⑤ 정류된 전압 파형의 최대값이 변압기 2차측 전압 파형의 최대값 보다 조금 작은 이유는
다이오드의 순방향 전압강하(Si의 경우 약 0.7V)로 인한 결과이다
02장 전파 정류회로 실험
4) 중간 탭 변압기를 이용한 전파 정류회로
㉠ 스위치 S1 , S2 : Close , S3 : Open
측정전압
피크-피크 전압(VPP)
직류전압(V)
입력전압(VAC)
9.6
0.034
출력전압(VDC)
1.4
0.267
입력전압
출력전압
- 분석
S3가 Open 상태이므로 이 회로는 다이오드를 1개를 사용한 반파정류회로와 등가이다. 1장에서 분석한 반파정류회로의 결과특성과 같다. 그리고 변압기의 비가 1:1(실제 실험에서도 동일한 저항을 연결하여 분배하였기 때문에)이면 1차전압이 2차전압으로 넘어오면서 양쪽으로 나뉘어 입력전압의 절반이 각 +/- 주기에 인가된다. 그리하여 나누어보면 6V씩 인가가 된 것으로 간주할 수 있고, 회로에서의 손실은 1장 실험에서의 손실의 정도와 거의 유사하고 그 원인도 동일하다. 저항양단에서의 출력파형은 반파정류회로의 파형과 동일하게 +주기에서 파형을 보이고 -주기에서는 0의 값으로 출력됨을 알 수 있다.
㉡ 스위치 S1 , S3 : Close , S2 : Open
측정전압
피크-피크 전압(VPP)
직류전압(V)
입력전압(VAC)
9.52
0.03
출력전압(VDC)
1.02
0.265
입력전압
출력전압
- 분석
이 실험은 바로 앞서 실험한 스위치 S1 , S2 : Close , S3 : Open 의 경우와 동일하다.
㉢ 스위치 S1 , S3 , S3 : Close
측정전압
피크-피크 전압(VPP)
직류전압(V)
입력전압(VAC)
9.28
0.017
출력전압(VDC)
1.02
0.484
입력전압
출력전압
- 분석
모든 스위치를 Close 한 경우에는 비로써 전파정류회로의 힘을 발휘하게 된다. 입력전압과 출력전압은 앞선 두 실험(스위치를 바꿔 Open한 경우)들과 유사하며, 출력파형이 다르게 나타난다. 다이오드 두개를 사용함으로써 -주기 동안에 다이오드 D2 가 순방향이 됨에 따라 전류를 흘려보낼 수 있다. 그리하여 저항양단의 출력전압 파형은 전형적인 전파정류회로의 파형을 보여주고 있다.
실험 2. 브리지형 전파 정류회로
VCB(p-p)
VOUT(p-p)
RL양단간의 직류전압
전압
9.28
2.84
1.506
VCB
VOUT
D1양단간의 전압
1. 분석
우선 오실로스코프의 출력 파형을 보면 입력파형과 저항 양단에서의 출력파형이 제대로 출력되고 있음을 보여주고 있다. 브리지 전파정류회로는 총 네 개의 다이오드가 사용되고 +, - 각 주기에 두 개씩의 다이오드가 사용된다. 즉 총 (Si Diode의 경우) 1.4V 의 전압강하가 일어난다. 출력 값을 보면 각 주기에 하나의 다이오드가 쓰인 중간 탭 전파정류기의 경우보다 출력 값이 큰 것을 알 수 있다. 이론적으로 봤을 때 동일한 Bread Board에서 실험이 행해졌고 더 많은 다이오드가 쓰였다면 당연히 더 많은 다이오드를 쓴 경우의 출력 값이 작게 나와야한다. 하지만 이 경우는 그 반대인데 이 출력 값으로 미루어 볼 때 Bread Board 내부 저항이 세로보다 가로로 크게 유발되는 것을 파악할 수 있다.
그리고 D1 양단간의 전압출력은 반파정류기에서 다이오드 양단의 출력을 측정했을 때와 동일함을 알 수 있고 그 이유 역시 동일하다.
마지막으로 전파정류일 때 오실로스코프를 보게 되면 주파수가 입력 값(60Hz)의 두 배인 120Hz가 표시됨을 알 수 있다. 여기서 우리가 주목해야 할 점은 브리지 회로의 장점이다. 모든 2차 전압값이 정류기의 입력으로 사용되어지는 것이다. 반파정류기의 경우 2차 전압값의 반이 정류기의 입력으로 사용된다.
2. 고찰
반파정류기는 다이오드 극성에 순방향일 때만 출력이 나오므로 해당 극성만 출력이 된다. 그러므로 60Hz의 주파수 전원을 정류하였다면 출력파형도 60개의 파형(60Hz)이 나온다. 전파정류기는 두 개의 다이오드를 사용하여 순방향/역방향일 때 모두 출력이 이루어진다. 그리하여 60Hz의 주파수 전원을 정류하면 120개의 파형(120Hz)이 출력된다.

키워드

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