다이오드 관련 조사 정리

소개글

다이오드 관련 조사 정리에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목차
1.Title

2.Name

3.Abstract

4.Background

5.Simulation

6.Analysis

7.Conclusion

8.References

본문내용

오드를 사용해서 전압을 걸어준 방향과 그 세기에 따라 동작하는 다이오드의 특성을 측정했다. Retifier 다이오드 의 경우 Data Sheet 상으로 역방향 50V에서 전류가 흐를 것이라 예측 했지만 실제 -50V를 걸어주어도 전류의 변화가 없었다. 더 큰 전압이 걸렸다면 그 변화를 확인 할 수 있었을 것이라 판단된다. 실험 결과 각 다이오드의 특성에는 차이가 있는데, 그 특성에 맞는 용도로 이용된다. 쇼트키 다이오는 측정결과 약 0.2V 정도에서 전류가 흐르게 되는데 이런 특성으로 약 0.7V에서 전류가 흐르는 Recitifier 에 비해 훨씬 빠른 속도로 전류가 흐르게 된다. 이런 이유로 schottky 다이오드를 고속 스위칭 용으로 사용한다. 1-3 실험에서 LED의 특성을 측정하기 위한 회로를 구성할 때 저항으로 100Ω을 사용했는데, - 20V 가 채 되지 않는 전압에서도 과전류가 흘러 저항이 먼저 타버렸다. 그래서 1㏀ 짜리 저항을 사용하여 실험 했다. 저항의 전격 용량을 제대로 확인 하지 않고 실험을 해서 생긴 실수 였다.
실험 2) Ideal- diode 란 reverse bias 에서는 전류가 전혀 흐르지 않고 Forward bias 에서는 전류가 흐르게 되는 다이오드를 말한다. 특성 곡선을 그려보면
v
Reverse bias forward bias
I
이러한 형태의 그래프가 나타나게 된다. 다시말해 이상적 다이오드는
회로 내에서 오직 스위치 로만 동작하는 회로를 말한다. 이상적 다이오드를 이용하여 근사회로를 꾸미기 위해 앞서 측정한 Barrier 전압과 Bulk 저항을 이용해 전위차를 주고 기울기를 갖도록 만들어 주었다. 이를 그래프로 나타내면
실제 다이오드
근사회로 (기울기는 )
전압 강하(Barrier 전압)
의 형태가 된다. 실험 1)에서 좀더 정밀한 데이터를 산출 했다면 더욱 근사화된 회로를 얻는 것이 가능했을 것이다.
실험 3) 실험 결과 다이오드에 걸리는 전압 강하가 높을 수록 Power Consumption 역시 크게 나왔다. LED는 빛을 내는(상대적으로 다른 아이오드 보다 많은 에너지를 소비) 소자 답게 큰 전압 강하의 특징과 큰 소비전력을 갖는 것 같다.
실험 4) 측정결과 NOMINAL Zener VOLTAGE 는 5V 정도에서 나타 났다. 제너 다이오드는 이와 같이 항복 전압을 떨어 뜨려 그 성질을 이용한 소자이다. 앞의 이론에서 제너 다이오드는 전류가 많이 흘러도 V는 거의 일정하게 유지된다고 했다(이는 사실 다이오드의 일반적 특성) 그 성질에 낮은 항복 전압을 갖는 성질이 더해져서 제너 다이오드는 회로를 보호하는 정전압회로에 사용하고 있다.
실험 5) = , 공식을 이용하여 10 ㎃의 전류가 흐를때에 저항을 계산하여 회로를 구성하였다. 전압원이 12V의 DC로 공급 되는 경우 앞의 실험 1에서 측정한 자료를 근거로 하여 LED 의 배리어 전압을 2.09V로 설정하고 위 공식에 대입해 본다.
에 따라 약 1㏀의 R 같을 얻었다. 다음으로 전압원이 5V 로 공급되었을 때도 마찬가지 계산을 통해 약 300Ω 의 저항값을 얻었고, 이를 통해 실험 했다.
LED가 타기 시작하는 전류를 측정하는 실험은 사실 LED불이 나가는 그 순간을 정확하게 파악 하는게 정말 어려운 일이었다. 사람의 육안으로 정확한 타이밍을 잡기가 어려웠고 또한 오랜 실험(이때 이미 7시를 넘어 있었다.)으로 인한 집중력 저하로 약간 방심했던 것 같다. LED가 나갈때의 전류는 대략 140㎃ 정도로 판단된다.
실험 6) 이 실험은 정확한 값을 측정하지 못한 실험이었다. 그 이유는 첫째로 온도를 높이기 위해서 두개의 인두를 사용하여 다이오드의 온도를 높였다. 버너를 준비했지만 도저히 사용 할 수가 없었다. 인두로는 온도를 85도 가량 까지 밖에 올릴 수 없었다. 그러나 다른 조와 달리 중간 매질을 이용해 온도를 올릴 경우 일정시간 온도를 유지할 수 있었나 인두로 할 경우 다이오드의 온도를 올 릴 수 있으나 온도가 쉽게 떨어지기 때문에 이미 측정 도중에 온도의 값이 상당히 떨어져 있었다. 그 온도 변화를 인두로 사용하였기 때문에 일정한 온도 상태에서 시간을 유지시키기가 어려워 분명한 측정단계에서 계속적인 수치측정의 오류가 나왔다. 정확한 값을 측정 하지는 못했지만 온도에 따라 다이오드의 전류가 상승하는 원인은 다이오드는 반도체를 접합하여 만드는 것이고, 온도가 높아지면 다이오드 내의 소수 캐리어의 운동이 활발해 지므로 전류가 상승 한다고 생각한다.
7.Conclusion
첫 주차 실험은 다이오드의 특성을 측정하고 이해 하는 데 목적을 둔 실험 이었다. 총 4가지 종류의 다이오드가 주어졌고, 다이오드의 기본적인 성질인 순방향 bias에서 전류를 통하게 하고, 역방향 bias에서 전류의 흐름을 억제하는 기능은 같았지만, 순방향에서 전압이 일정해지는 Barrier 전압이나, 역방향으로 전류가 흐르는 항복 전압이 각각 달라 그에 따라 각 다이오드가 회로에서 사용되는 용도가 달라 진다는 것을 확인 했다. 첫 주차 실험인 만큼 실험 내용 자체도 아직 학부 수업중에 제대로 배우지 못해 어려운 점이 있었지만, 그 것 만큼 실험 장치에 대한 이해도 부족 했다. 또한 항상 주어진 실험과 조건 내에서 실험하던 저학년 때 버릇으로 능동적으로 찾아보고, 교수님이나 조교님의 도움이 상대적으로 작아진 3학년 실험에 적응 하는게 더 힘들었다. 하지만 시뮬레이션을 실행하고, 나름대로 결과를 예측하고 또 여러번 시행 착오를 거쳐 실험을 하다보니 잘 모르던 개념도 이해가 쉽고 알고 있던 내용도 확실히 확인하고 기억하게 되는 개기가 되는 것 같다. 첫 주차 실험에서 가장 부족하고 절실하게 느낀 것은 시간의 부족 이었다. 시간 자체의 부족도 있겠지만 그만큼 철저한 준비가 없었기 때문에 힘 들었다는 생각이 든다. 다음 실험 부터는 좀더 체계적으로 준비하고 원하는 결과를 좀더 정확하게 시뮬레이션 하고, 또 조원들도 확실한 역할 분담이 필요 하다는 얘기를 많이 했다.
8.References
직접 작성한 데이터 용지, 참고 자료에서 복사한 내용, 데이터 쉬트 등
그 밖의 내용을 첨부합니다.

키워드

다이오드,   led,   반도체,   항복전압,   pn,   바이어스,   V-I 특성곡선