다이오드의 특성

목차

1.관련자료

2.참고문헌

3.관련이론

4.실험준비과제

5.실험 장비및 부품

6.실험 순서

7. 실험결과

●고 찰●

본문내용

림 22-4와 같다.
그림 22-5(a) 와 같이 p형 부분에 양(+)의 전압, n형 부분에 음(-)의 전압을 가하면 공핍층 내의 전위와 양, 음이반대로 되므로, 전위장벽이 낮아져서 공핍층도 좁아진다. 그 결과 p부분의 정공은 접합면을 넘어서 n형 부분에 , n형 부분의 전자는 p형 부분으로 이동해 간다.
따라서 캐리어의 이동이 생겨 전류가 흐른다. 이와같이 전압을 인가하는 법을 순방향전압이라 한다. 그리고 흐르는 전류를 순방향전류라고 한다. 이와 같이 전압을 인가하는 법을 순방향 전압이라 한다. 그리고 흐르는 전류를 순방향전류라고 한다. 그림 22-5(b)는 이 경우를 기호로 나타낸 것이다.
(c) pn접합 다이오드의 특성
지금까지 설명한 다이오드는 가한 전압의 극성에 따라 전류가 흐르기도 하고 흐르지 않기도 한다는 것을 알았다. 즉 다이오드는 한쪽 방향으로만 전류가 흐르는 정류작용이 있다. 그림 22-6은 다이오드의 특성을 나타낸 것이다. 여기서 역방향 전압을 크게 하면 급히 전류가 흐르기 시작하여갑자기 증가하는 현상이 일어난다. 이것은 공핍증이 높은 전장에 따라 원자 내의 전자가 방출되어 자유전자와 정공을 만듦으로써 이에 따라 제너항복이라 부르는 현상과 공핍층의 고전장에 의해서 가속된 전자와 정공이 원자를 전리하여 새로운 자유전자와 정공을 만듦으로 눈사태 항복이라 부르는 현상에 의해 일어난다. 전류가 급히 증가하는 전압을 항복전압, 또는 제너전압이라고 한다.
일반적으로 다이오드의 전류는 다음가 같은 방정식에 따르는 크기를 갖는다.
여기서 는 다이오드의 역방향포화전류, q는 전자의 전하량 V는 다이오드의 양끝전압, K는 Boltzman의 상수로서 K=1.38*[J/]이고,T는 절대온도이다. 실온(300[K])에서 q/KT는 근사적으로 39이므로 다이오드의 방정식 (22.1)은 다음과 같다.
(22.2)
(d) 벌크저항
문턱전압 이상에서 다이오드 전류는 급격히 증가한다. 즉, 다이오드 전압의 작은 증가가 다이오드 전류의 커다란 증가를 야기하게 된다.
이는 문턱전압 이상이 된 후 다이오드전류를 발생하는 것은 p영역과 n영역의 저항 와이다. 이들 저항값의 합이 다이오드의 벌크저항 이며 이를 그림 22-7(a)에 나타내었다. 벌크저항 는 다음과 같다.
(22.3)
벌크저항값은 p영역과 n영역의 크기와 도핑 정도에따라 다르며 보통 1~25[Ω] 정도 이다.
Si다이오드의 벌크저항을 계산하는 방법은 다음과 같다. 먼저 0.7[V]가 문턱전압을 극복하기 위하여 필요하며 마지막으로 다이오드의 벌크저항 양단에 0.3[V]가 걸리게 된다. 따라서 벌크저항을 구하는 식은
(22.4)
이다. 여기서 는 그림 22-7(b)에서 1[V]일 때 순방향전류이다. 1[V]에서 40[mA]의 를 갖는 Si다이오드인 경우 벌크저항은
(22.5)
이다. 이 Si다이오드 회로에서 먼저 offset 전압을 극복하는데 0.7[V]가 소모되며, 부가적인 다이오드 전압은 벌크저항 7.5[Ω] 양단에 걸린다.
4.실험준비과제
(1) 역방향 및 순방향전압에 대하여 기술하여라.
(2) 도핑에 대해서 기술하여라.
(3) 소수캐리어와 다수캐리어에 대해서 기술하여라.
(4) Si및 Ge다이오드의 문턱전압에 대해서 기술하여라
(5) 이상적인 다이오드의 특성곡선을 도시하여라.
(6) 다이오드에서 애노드와 캐소드에 대해서 기술하여라.
(7) 전위장벽과 공핍층에 대해서 기술하여라.
5.실험 장비및 부품
(1) 직류전압공급장치 : 1대
(2) 회로시험기 : 1대
(3) Si 다이오드 : 1N4001, 1N4154 각각 2개
(4) Ge 다이오드: 1N34A
LED
(5) 가변저항기(2[W]):2[kΩ] 2개
6.실험 순서
(1) 다이오드의 애노드와 캐소드단자를 구별하여라.
(2) 그림 22-8과 같이 Si다이오드의 순방향 특성실험회로를 구성하여라
(3) 그림 22-8의 회로에서 가변저항기를 0[Ω]으로 하고 직류전압을 E=2[V]정도로 설정한 다. 이 경우 Si다이오드의 순방향전압이 가 되도록 가변저항기를 재조정한다.
(4) 실험순서 (3)의 조건에서 가변저항기를 조절하여 다이오드의 단자전압 가 0.1[V]의 단계로 1[V]까지 변화시키면서 단계별로 각각의 전류 의 값을 측정하여 표 22-1에 기록하여라.
(5) 그림 22-9와 같이 Si다이오드의 역방향 특성실험회로를 구성하여라.
(6) 그림 22-9의 회로에서 가변저항기를 0[Ω]으로 하고 직류전압을 E= 50[V]정도로 설정한다. 이 경우 Si다이오드의 역방향전압이 가 되도록 가변저항기를 재조정한다.
(7) 실험순서(6) 의 조건에서 가변저항기를 조절하여 다이오드의 단자전압 가 5[V]의 단계로 50[V]까지 변화시키면서 단계별로 각각 역방향전류 의 값을 측정하여 표 22-1에 기록하여라.
(8) 실험순서 (4), (7)에 의하여 측정된 표 22-1로부터 Si다이오드의 특성곡선을 그림 22-10의 그래프에 도시하여라.
(9) Ge다이오드의 특성실험을 실험순서 (2)~(7)까지의 과정을 반복하여 측정하고 표 22-2에 기록하여라.
(10) 표 22-2로부터 Ge다이오드의 특성곡선을 그림 22-11의 그래프에 도시하여라.
(11) 표 22-1,22-2에서 순방향전압 [V] 에 대응하는 전류 을 적용하여 다음 식으로부터 벌크저항 를 구하고 표 22-3에 기록하여라.
(22.5)
7. 실험결과
표 18-1 R-C 직렬회로의 전압, 전류의 이론값
k
오실로스코프
Si 다이오드 : 1N4001 , 1N4154
Ge 다이오드 : 1N34A
LED
●고 찰●
(1) 다이오드의 캐소드와 애놀드를 구별하는 방법에 대해서 기술하여라.
(2) 이 실험에서Si및 Ge다이오드의 문턱값을 표 22-1, 22-2로부터 구하여라.
(3) 다이오드의 순방향 특성곡선중에서 직선적인 부분을 관찰하여 기술하여라.
(4) Si 및 Ge다이오드의 차이점을 표 22-1,22-2로부터 고찰하여 기술하여라.
(5) Si및 Ge다이오드가 도통상태가 되기위한 조건을 표22-1, 22-2로부터 구하여라.
(6) Si및 Ge다이오드가 파괴되지 않기 위한 순방향전압의 한계값을 표 22-1,22-2로부터 구하여라.

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