다이오드 측정 실험 보고서

목차

1. 실험 목적
2. 실험 순서
3. 이론적 배경
1) 다이오드
2) 정류회로
4. 실험 결과
1) 반파 정류 회로
2) 브릿지 정류 회로
3) 전파 정류 회로
4) 제너 다이오드 회로

본문내용

은 저항 양단의 파형이다. 서로 반대 방향으로 놓인 다이오드를 발광다이오드로 교체하면 교대로 깜박거리는 모습을 볼 수 있다. 주파수가 10Hz이하로 작을때는 반복이 눈으로도 보이나, 그보다 커질때는 두 다이오드 모두 켜진 것처럼 보인다.
아래는 시뮬레이션 결과이다.
위쪽 왼편 그림은 다이오드 양단의 전압이고 오른편은 저항 양단의 파형이다. 다이오드의 파형도 전파정류회로파형처럼 나온 것은 설치한 저항의 크기가 너무 작았기 때문이다. 저항 양단에 걸리는 전압도 역시 교류전압이지만, 전파 정류된 평균값이 0이 아닌 전압이다. 실험상으로는 측정하지 못하였지만, 시뮬레이션 상으로는 그것이 0이 아님을 확인할 수 있다.
3) 전파 정류 회로
전파 정류 회로에다가 병렬로 커패시터를 설치한 회로이다. 커패시터가 파형에 어떠한 영향을 주는지를 보여주는 실험이다. 실험에서 측정한 파형은 다음과 같다.
커패시터를 달면, 교류 파형이 길게 늘어난다는 사실을 알 수 있다. 실험에서도 보여지듯이 커패시터의 용량이 클수록 파형의 폭은 늘어난다. 저항이 100옴으로 작을 때는 오히려 파형이 줄어들었는데, 이것은 1킬로옴 저항은 두 커패시터에 병렬로 연결되므로 거패시터가 합쳐지는 효과를 얻는 반면, 100옴 저항은 커패시터 하나와는 병렬, 하나와는 직렬 연결이므로 커패시터가 더 작아지는 효과를 얻기 때문으로 보여진다. 아래는 시뮬레이션이다.
왼쪽이 1uF이고, 오른쪽은 0.1uF이다.
4) 제너 다이오드 회로
왼쪽은 저항이 1킬로옴일 때이고, 오른쪽은 저항이 100일 때이다. 파형의 모습에는 변화가 없고, 전압이 저항에 비례하여 커진 것 외에는 커다란 특징은 없다. 역방향으로 DC를 9.8V로 걸고 저항에 흐르는 전압과 전류를 측정하였다.
9.8V 소스
I
V
1킬로옴
-3.9mA
-3.859V
10킬로옴
-0.2mA
-3.837V
22킬로옴
-0.1mA
-3.859V
제너 항복은 금속-반도체 접합 근처의 과도하게 도핑된 영역에서 일어난다. 고밀도의 전하 운반자들은 역방향 항복 전류가 거의 일정한 역방향 바이어스 하에서 제너 전압으로 전압이 유지되도록 하는 수단을 제공한다. 이 현상은 직류 전압 부하를 유지시키고 싶을 때 응용된다. - 전압 조정기-
실험에서 사용된 제너 다이오드는 3.3V였다. 이것은 곧 역방향 전압 3.3V까지는 정상적인 다이오드의 기능을 할 수 있다는 것이다. 역 방향 전압은 9.8V를 걸어주었다. 이미 이 구간은 제너 항복이 일어난 구간으로서, 직류 전압이 일정하고 저항을 조절하면서 전류를 변화시켜 주었다. 결과는 전압이 일정하게 유지된다는 것이다.
그림에서 보듯이 제너 전압 이상의 전압이 걸리는 구간에서는 전류가 변화해도 전압이 제너 전압으로 일정하게 유지된다는 것을 알 수 있다. 다음은 시뮬레이션 그림이다.
부하 저항이 100옴일 때
Reference :　-전기전자공학개론, Giorgio Rizzoni지음, Mc Graw Hill 출판
-회로이론, Hayt지음, 강철호 역, Mc Graw Hill 출판
-대학 물리학, 청문각 출판

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다이오드 측정 실험,   반파 정류회로,   전파 정류회로,   브릿지 정류회로,   제너 다이오드