발광 다이오드 및 제너다이오드 (결과 레포트)

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목차

1. 실험 목적

2. 실험 장비

3. 이론 개요

4. 실험 순서
(1) LED 특성
(2) 제너 다이오드 특성
(3) 제너 다이오드 조정기
(4) 발광 - 제너 다이오드 조합

5. 결론 및 고찰

본문내용

떨어지는 직선 영역에서 측정 가능한 전류 Iz 범위에 대해 rav = Vz/Iz를 사용하여 제너 다이오드의 평균저항을 계산하라. 여기서 Vz는 제너 전류 의 변화에 대응하는 제너 전압의 변화이다. 곡선상의 선형영역에서 적어도 20V의 간격을 선택하라. 필요하다면 표 7.2의 데이터를 사용하라.
(계산치) Rz = 17.86
g. 순서 e와 f의 결과를 사용하여 “온”의 선형영역동안 그림 7-6의 제너 다이오드 등가회 로를 그려라. 즉 Vz과 Rz의 값을 삽입하라.
그림 7-6
h. Vz = Iz = 0에서 Vz축으로부터 급격히 떨어지는 점까지의 영역에 대해 식 r =Vz/Iz 를 사용하여 제너 다이오드의 저항을 계산하라. Vz = Vz-0V = Vz를 Iz는 Vz에 대응 하는 전류를 사용한다.
(계산치) Rz = 17.53
3) 제너 다이오드 조정기
a. 그림 7-7의 회로를 구성하라. 각 저항의 측정치를 기록하라.
그림 7-7
b. 그림 7-7의 제너 다이오드가 “온” 상태에 있는지 즉 제너 항복 영역에서 동작하는지를 결정하라. 측정된 저항치와 순서 2)e에서 결정한 Vz를 사용하라.
계산과정에서 Rz의 영향은 무시하라. 다이오드가 “온”상테에 대해 VL, Vr, Ir, IL 과 Iz의 기대치를 계산하라. 모든 계산과정을 써라.
(계산치) VL = Vz = 7.47 V
(계산치) Vr = 15-7.47 = 7.53 V
(계산치) Ir = Vr/R = 7.53/0.996 = 7.56 mA
(계산치) IL = VL/RL = 7.47/0.994 = 7.515 mA
(계산치) Iz = Ir - IL = 0.045 mA
c. 그림 7-7의 회로에 전원을 넣고 VL과 Vr을 측정하라. 이 값을 이용하여 Ir, IL, Iz을 계 산하라.
(측정치) VL = 7.46 V
(측정치) Vr = 7.47 V
(계산치) Ir = 7.47 mA
(계산치) IL = 7.46 mA
(계산치) Iz = 0.01 mA
d. RL을 3.3으로 바꾸고 순서 b를 반복하라. 즉 측정된 저항치와 순서 2)e에서 결정한 Vz를 사용하여 VL, Vr, Ir, IL 과 Iz을 계산하라.
(계산치) VL = Vz = 7.47 V
(계산치) Vr = 15-7.47 = 7.53 V
(계산치) Ir = Vr/R = 7.53/0.996 = 7.56 mA
(계산치) IL = VL/RL = 7.47/3.293 = 2.268 mA
(계산치) Iz = Ir - IL = 5.292 mA
e. 그림 7-7의 회로에 전원을 넣고 RL = 3.3에서 VL과 Vr을 측정하라. 이 값을 이용하 여 Ir, IL 과 Iz을 계산하라. RL(meas) = 3.293
(측정치) VL = 10.11 V
(측정치) Vr = 4.82 V
(계산치) Ir = 4.84 mA
(계산치) IL = 3.07 mA
(계산치) Iz = 1.77 mA
f. 측정한 저항치와 순서 2)e에서 결정한 Vz를 사용하여 제너 다이오드가 “온” 상태로 하 는데 필요한 RL의 최소치를 계산하라.
(계산치) RLmin = RVz/(Vi-Vz) = 0.988
g. 순서 f의 결과를 기초로 부하저항이 2.2 면 그림 7-7의 제너 다이오드는 “온” 상 태인가? 그림 7-7에 RL = 2.2 을 삽입하고 VL을 측정하라. RL(meas) = 2.17
(측정치) VL = 10.1 V
4) 발광-제너 다이오드 조합
a. 이 실험에서는 그림 7-8의 LED와 제너 다이오드를 “온”(good brightness)시키는데 필 요한 최소전압을 결정할 것이다. LED는 제너 다이오드가 “온”일 때 발광할 것이고 그 때 요구되는 전압은 제너 다이오드가 VL의 전압 조정기로 사용되어진다면 적용될 수 있 는 최소치 일 것이다.
그림 7-8
b. 순서 1)c를 기초로 LED가 “good brightness"인 IL과 Vd의 값을 기록하라.
(측정치) Vd = 1.83 V
(계산치) IL = 9.447 mA
순서 2)e를 기초로 제너 다이오드의 Vz 값을 기록하라.
Vz = 10.71 V
위 데이터를 사용하려 그림 7-8에서 발광-제너 다이오드를 “온”시키는데 필요한 전체 전압을 결정하라. 즉 점 a,b에서 전압을 측정하라.
(계산치) Vab = 12.55 V
c. 순서 b의 결과를 사용하여 VL의 전압과 전류 IL을 계산하라. 측정된 저항치를 사용하라.
(계산치) VL = 20.5 V
(계산치) IL = 20.5/2.17 = 9.477 mA
d. 순서 b로부터 Id의 값을 사용하여 Ir = IL+Iz = IL + Id로부터 Ir을 계산하라.
(계산치) Ir = 15.061 mA
(계산치) Vr = 4.935 V
e. Kirchhoff의 전압법칙을 사용하여 제너 다이오드를 온 시키고 LED를 “good brightness" 하는데 필요한 공급전압 E를 계산하라. 측정한 저항치를 사용하라.
(계산치) E = 4.935 + 20.5 = 25.435 V
f. 그림 7-8의 공급기를 켜고 전압 E를 LED가 밝아질 때 까지 증가시켜라. 아래에 E의 값을 기록하라.
(측정치) E = 14.6 V
g. 전압 Vd를 측정하고 순서 b의 값과 비교하라.
(측정치) Vd = 1.675 V
전압 Vz를 측정하고 순서 b의 값과 비교하라.
(측정치) Vz = 10.16 V
5.결론 및 고찰
- LED 종류마다 On/Off 전압이 다르므로 전압에 맞는 LED를 선택 해야 한다.
- LED는 순방향으로 일정 전압이 흐를 때만 발광한다.
- 이론적으로 최적의 밝기 전류는 20mA이지만 실험에서는 37mA로 나타났다.
- 제너 다이오드는 일반적인 다이오드 특성과는 달리 역방향으로 일정 값 이상의 항복전압 이 가해졌을 때, 역방향으로 전류가 흐르는 다이오드의 일종이다.
- 제너 다이오드는 정전압 특성을 이용하여 전압을 일정하게 유지하는 작용을 하는 다이오 드를 말한다.
- Datasheet를 통해 소자의 작동 한계를 숙지하고 회로 구동에 무리가 가지 않도록 한다.
- 실험 도중 LED가 손상되었는데, 이는 LED가 받아들일 수 있는 이상의 전류가 걸려 견디지 못하고 손상된 것으로 판단된다.

키워드

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