[물리응용실험] 정류다이오드, 제너 다이오드의 특성 실험 : p-n접합형 반도체 다이오드의 정 특성과 제너다이오드의 역 특성을 측정하고 다이오드의 정류작용의 원리를 이해

소개글

[물리응용실험] 정류다이오드, 제너 다이오드의 특성 실험 : p-n접합형 반도체 다이오드의 정 특성과 제너다이오드의 역 특성을 측정하고 다이오드의 정류작용의 원리를 이해에 대한 보고서 자료입니다.

목차

* 실험목적

* 실험원리

* 특징

* 규격

* 실험방법

* 실험결과

* 고찰

본문내용

를 계산한다.
2. 정류다이오드의 역방향 전압-전류 측정
1-4 그림4-(b)와같이 다이오드를 역방향이 되도록 돌려 꼽은 다음, 전원장치의 순방향-역방향 선택 스위치를 역방향 쪽으로 향하게 하고, 이때 역 전압조절 손잡이는 손잡이가 0쪽으로 위치시킨다.
전압계의 레인지는 2000V 레인지의 버튼을 눌러둔다. (전압이 높으므로 사용에 주의 하시기 바랍니다. 그리고 전원장치를 함부로 열지 않도록 한다. 전원이 꺼진 상태일지라도 콘덴서에 전하가 남아있게 되므로 전대로 손을 만져서는 안 된다.)
만일 전압계의 버튼이 잘못되게 되면 설정 레인지 보다 입력전압이 높게되면 메타기에 “1”이 표시도니다. 이때는 전압 레이지를 사향 조정하여야 한다.
1-5 역방향 전압을 0V에서 5V씩 전원장치가 허용하는 최대치까지 증가하고 그때 마다 전압-전류 갑을 기록한다.
(실험에 사용되는 정류다이오드 항복전압이 대략 1kV정도이므로 역방향 전압을 최대로 하여도 전류의 변환이 거의 없을 것이다.)
1-6 순방향 전류 대 전압과 역방향 전류대 전압그래프를 그린다.
1-7 전유다이오드를 측정 명판에서 뽑은 후 스위칭다이오드를 순방향이 되도록 꼽는다.
이때 전원장치의 순방향-역방향 선택스위치는 순방향으로 향하게 하고, 전압조절 손잡이는 0의 위치에 둔다.
3. 스위칭 다이오드의 순방향, 역방향 전압-전류 측정
4. 제너 다이오드의 역방향 전압-전류 측정
1-8 위의 정류 다이오드의 측정방식으로 스위칭 다이오드의 특성 그래프를 그린다.
(스위칭 다이오드의 순방향, 역방향 특성은 정류다이오드와 거의 같을 것이다.
스위칭다이오드는 명칭에서 알 수 있듯이 on-off 동작을 빠르게 한 다이오드로 회로 상에서 정류다이오드와 다른 용도로 사용된다.)
1-9 스위칭다이오드를 같은 방식을 측정한 후에 제너다이오드의 순방향 역방향 특성을 측정한다. 제공되는 제너다이오드가 2가지이므로 낮은 항복전압을 갖는 것을 먼저 선택해 순방향-역방향 특성을 측정한다. (작은 크기가 낮은 항복전압을 넘어서게 되므로 다이오드를 통하여 전류가 그대로 흘러가 버리고 전압을 낮추어도 원상으로 회복되지 않으나 제너다이오드는 p-n 반도체에 불순물의 농도를 달리하여 정해진 항복전압에서 다이오드의 저항이 급격히 줄어들어 전류가 흐르게 되나. 전압을 낮추면 원상태로 되돌아가는 다이오드이다.
이 제너 다이오드는 정전압 회로 등에 많이 사용되고 있다.
1-10 각각의 다이오드 소자를 측정한 연후에 전원장치와 전압계 전류계를 끄고 실험실 전원에서 전원케이블의 플러그를 빼낸다.
* 실험결과
1. 정류다이오드의 순방향 전압-전류 측정
정류 다이오드(검은색) : 교류를 직류로 변환할 때 응용
실험값
V
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.85
mA
0
0
0
0.01
0.1
0.437
1.075
1.77
2.19
그래프
2. 정류다이오드의 역방향 전압-전류 측정(절대값)
실험값
V
0
5
10
15
20
25
30
35
………
210
mA
0
0
0
0
0
0
0
0
………
0
그래프
3. 스위칭 다이오드의 순방향, 역방향 전압-전류 측정
스위칭 다이오드(회색) : 고속on/off특성을 스위칭에 응용
①순방향 전압-전류 측정
실험값
V
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.93
mA
0
0
0
0
0.001
0.034
0.396
1.120
1.893
2.126
그래프
②역방향 전압-전류 측정(절대값)
V
0
5
10
15
20
25
30
35
……
95
99
mA
0
0
0
0
0
0
0
0
……
0
0.196
실험값
그래프
4. 제너 다이오드의 순방향, 역방향 전압-전류 측정
제너다이오드(빨간색) : 정전압 특성을 전압 안정화에 응용
①순방향 전압-전류 측정
V
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.88
mA
0
0
0.001
0.011
0.070
0.348
0.865
1.545
2.179
실험값
그래프
②역방향 전압-전류 측정(절대값)
V
0
5
……
125
130
135
140
145
150
152
mA
0
0
……
0
0.001
0.002
0.007
0.028
0.112
0.565
실험값
그래프
* 참고 : 이론상의 일반(정류, 스위칭), 제너 다이오드 종합 그래프
출처 : 네이버 블로그
(http://blog.naver.com/exclusive81?Redirect=Log&logNo=20034912438)
* 고찰
이번 실험의 목적은 p-n접합형 반도체 다이오드의 정 특성과 제너다이오드의 역 특성을 측정하고 다이오드의 정류작용의 원리를 이해하는 것이다. 이번 실험은 실험 할게 많았지만 실험 방법은 그렇게 어렵지는 않았다. 먼저 정류 다이오드에서는 위 이론그래프 처럼 순방향으로 전압을 가하다보면 전류가 천천히 증가하다가 일정 전압부터 전류가 급격히 늘어나는데 실험에서도 0.5V부터 전류가 급격히 증가함을 알 수 있었고 역방향으로 전압을 가하면 전압을 아무리 가해도 0mA임을 알 수 있었다(단 단위로 측정하면 값이 존재하고 위에 있는 이론 그래프처럼 전압을 계속 가하면(항복전압 일 때) 전류값이 역방향으로 급격히 증가하게 된다.)
스위칭 다이오드와 제너 다이오드 실험에서도 실험결과 순방향 그래프는 정류 다이오드와 비슷한 특성을 가진 걸 확인 할 수 있었으나 역방향은 이론 그래프와는 달리 스위칭이 제너보다 더 빨리 역방향으로 전류가 증가하는 오차가 생겼다.(원래 이 실험에서는 스위칭 다이오드의 역방향 전류값은 정류다이오드와 비슷해야 된다. 그리고 이건 확실하진 않지만 실험에서 역방향 제너 다이오드 항복전압 값이 크게 나온 것 같다.) 아무튼 이론상 제너 다이오드는 항복전압 값이 일반 다이오드보다 작다는 특성을 가지고 있다. 이런 특성을 어디에 응용을 할 수 있을지 인터넷을 통해 조사해본 결과 제너 다이오드에서 이 특성을 이용하면 전압을 일정하게 만들어 줄 수 있으므로 교류를 직류로 바꾸는 정류회로에서 정전압(전압을 일정하게 유지) 부분에 사용 된다는 걸 알 수 있게 되었다. 이번 실험을 통해서 비록 오차가 좀 있었지만 다이오드의 특성에 대해 어느정도 이해가 되었다.

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