실험 #9 Diode 및 Zener diode의 특성

목차

1. 실험일자 :

2. 실험제목 : 실험 #9 Diode 및 Zener diode의 특성

3. 실험결과

본문내용

프를 보면 우선 처음 수십분의 일 볼트일 때, 흐르는 전류는 적거나 거의 흐르지 않는다. 그러나 0.55V(이론적으로는 0.7V)에 가까워지면 수많은 자유전자가 접합을 넘어가기 시작한다. 다이오드 전압이 0.55V(이론적으로는 0.7V)보다 조금만 증가하여도 흐르는 전류는 많이 증가한다. 그 이유는 다이오드는 공핍층에 의하여 형성된 전위장벽을 가지고 있기 때문이다.
▲ 전류가 갑자기 증가하기 시작하는 전압을 다이오드의 문턱전압이라 한다. 실리콘 다이오드의 문턱전압은 전위장벽과 같이 대략 0.7V이다. 한편, 게르마늄 다이오드의 문턱전압은 약 0.3V이다.
3. forward bias시의 전압-전류 특성곡선의 직선부분으로부터 다이오드의 dc저항을 구하여라.
▲ 실리콘 다이오드는 전압이 0.7V가 넘지 않으면 전류가 거의 흐르지 않는다. 따라서 직선부분의 다이오드의 저항은 거의 무한대에 이른다.
▲ 실험결과에 따르면 전류가 증가할 때, 직류 저항값은 비 선형적으로 감소한다.
4. 다이오드의 cathode와 anode를 구별하는 실험적인 방법은?
▲ 다이오드의 극성을 알아보기 위해서는 역방향일 때 고저항, 순방향일 때 저저항이 나오므로 양방향의 저항을 측정하여 보면 알 수 있다.
5. 다이오드의 역방향 저항대 순방향 저항의 비의 의미는?
▲ 다이오드는 역방향일 때 고저항, 순방향일 때 저저항이 나오므로 역방향대 순방향 저항비가 클수록 다이오드는 이상적으로 동작한다는 것을 의미한다.
6. forward bias 및 reverse bias시 다이오드의 제한조건은?
▲ 순방향 바이어스
실리콘 다이오드가 순방향 바이어스이면 전류는 쉽게 흐른다. 인가전압이 전위장벽보다 높으면 회로에는 대량의 전류가 연속적으로 흐른다. 즉 전원전압이 0.7V이상이면 순방향으로 연속적인 전류가 흐른다.
▲ 역방향 바이어스
다이오드는 최대 정격전압이 있다. 이것은 다이오드가 파괴되기 직전까지 얼마나 큰 역방향 전압을 견딜 수 있는가 하는 한계를 말한다. 따라서 역방향 바이어스된 다이오드는 전류가 흐르지 않지만, 다이오드가 이 한계를 넘어 파괴되면 갑자기 막대한 양의 전류가 흐르게 된다.
7. Si 다이오드와 Ge 다이오드의 차이점은?
▲ 역사적으로 순수 실리콘 결정보다 순수 게르마늄 결정을 만드는 것이 더 쉽기 때문에 초기의 반도체 소자는 게르마늄으로 만들어졌다. 제조기술의 향상으로 결국 순수 실리콘 결정이 만들어질 수 있었으며, 실리콘 결정은 많은 장점들을 가지고 있기 때문에 가장 인기가 있고, 반도체 재료로 유용하게 쓰인다.
▲ 또한, 25℃ 일 때, 게르마늄 다이오드의 전위장벽은 약 0.3V이나 실리콘 다이오드의 경우는 약 0.7V이다.
8. 표 9.4와 9.5로부터 Zener 다이오드의 forward bias 및 reverse bias에 대한 전압-전류 관계를 나타내는 그래프를 모눈종이에 도시하라. 또, Zener 영역의 그래프를 확대 도시하라. forward bias 및 reverse bias에 대한 다이오드의 전압-저항 특성그래프를 모눈종이에 도시하라.
9. 실험에서 구한 Zener 다이오드의 전압-전류 특성으로부터 Zener 전압 Vz와 동저항 Rz를 결정하라.
▲ Vz = 8.736V (규격치 = 9V)
▲ Rz = 4.328 ㏀
10. 그림 9.3의 전압 regulator 회로의 동작을 성명하라. 이 회로는 Zener 다이오드의 특성곡선 중 어느 부분을 응용하는가? 또 그 이유는?
▲ 제너 다이오드를 흐르는 전류가 변하더라도 출력전압이 일정하기 때문에 제너 다이오드를 가끔 전압 조절기 다이오드라 한다. 정상동작시키려면 제너 다이오드를 역방향으로 바아어스시켜야 한다. 더욱이 항복동작이 되려면 전원전압이 제너 항복전압보다도 훨씬 더 커야된다. 직렬저항은 제너 다이오드에 흐르는 전류를 최대정격전류 이하로 제한시키기 위하여 사용한다. 그렇지 않으면 과다한 전력 손실 때문에 다른 소자와 마찬가지로 타버린다. 제너 다이오드는 항복영역에서 동작하고 부하전압은 일정하다. 제너 다이오드의 항복영역에서의 전압은 전류가 변하여도 거의 일정하기 때문이다. 따라서 제너 다이오드에 병렬로 연결시킨 부하는 제너 다이오드 전압과 같은 전압이 걸린다. 비록 전원전압이 변동하거나 혹은 부하저항이 변하더라도 부하전압은 고정되며, 그 크기는 제너 전압과 같게 된다.
참고문헌
일렉트로닉스 : MALVINO : 대영사
신회로이론 : 박송배 저 : 문운당
일반전자공학실험 : 김태중 저 : 상학당

키워드

다이오드,   Zener diode,   전자공학