다이오드란?

다이오드란?

다이오드는 전류가 순 방향으로 흐를 때는 전기저항이 매우 작지만, 전류가 역 방향으로 흐르게 된다면 저항이 매우 커지는 특성을 가진 전자 부품입니다.

 

이러한 특성으로 다이오드는 전류를 한쪽으로만 흐르게 하고 반대쪽으로는 흐르지 않게 하는 정류 작용을 하며, 전류를 한 방향으로만 흘리므로 교류를 직류로 변환하는 곳에도 사용할 수 있습니다.

다이오드의 동작원리

다이오드의 구조

가장 기본이 되는 다이오드는 P-N 접합 다이오드로P형 반도체와 N형 반도체로 이뤄져 있습니다.

P는 P형 반도체, 양극(+), 애노드(Anode)라고 하고 정공을 가지고 있습니다.

N은 N형 반도체, 음극(-), 캐소드(Cathode)라고 하고 전자를 가지고 있습니다.

이때 P형 반도체와 N형 반도체를 접촉시키면 공핍 영역(Depletion이 생성됩니다.

따라서 다이오드 내부를 보자면

이런 상태라고 할 수 있습니다.

 

순방향 바이어스 역방향 바이어스

기본적으로 전류는 양극에서 음극으로 즉 P영역에서 N영역으로 흐르게 됩니다.

그리고 전자는 전류와 반대로 움직이므로 음극에서 양극으로 N영역에서 P영역으로 이동합니다.

 

P형 단자에 + 전압을 인가하고 N형 단자에 – 전압을 인가하면,

P영역의 전공이 N영역으로 이동하고 N영역의 전자가 P영역으로 이동하여 공핍층이 줄어듭니다.

결과적으로 정공과 전자의 이동이 원활하게 되어 전류가 흐르게 됩니다.

이를 순방향 바이어스라고 합니다.

 

P형 단자에 – 전압을 인가하고 P형 단자에 + 전압을 인가하면,

P영역의 전공이 N영역의 반대편으로 이동하고 N영역의 전자가 P영역의 반대편으로 이동하여 공핍층이 증가합니다.

결과적으로 정공과 전자의 이동이 제한되어 전류가 흐르지 않게 됩니다.

이를 역방향 바이어스라고 합니다.

 

다이오드의 전기적 특성

그래프로 알아보는 다이오드의 특성은 다음과 같습니다. 

1) 순전압이 오를수록 전류가 증가합니다.

2) 역전압이 올라도 전류는 증가하지 않습니다.

 

다이오드의 종류

1) 정류 다이오드 : 회로의 전류를 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 다이오드로 일반적인 다이오드를 말합니다.

2) 스위칭 다이오드 : 순방향 회복시간, 역방향 회복시간, 접합 용량 및 순방향의 입력 펄스 상승 시에 오버슈트가 적은 다이오드로 동작 속도가 빠르고 수명이 길어고 속스위치로 사용합니다.

 

3) 제너다이오드(정전압 다이오드) : 일정한 전압을 얻기 위해 사용하는 다이오드입니다.

4) 터널 다이오드(에사키 다이오드) : 터널 효과를 이용한 다이오드로 발진과 증폭이 가능하며 동작속도가 빨라 마이크로파에 사용합니다. 그러나 방향성이 없고 잡음이 나타나는 등 특성상 개선이 필요합니다.

5) 발광 다이오드(LED) : Light-emitting Diode 즉 LED입니다. 다이오드에 전류가 흐르면 빛과 열이 나는 특성이 있습니다.

6) 포토 다이오드(수광 다이오드) : 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 특성을 가진 다이오드로 이러한 광검 출 특성을 이용해 광센서로 사용하는 다이오드입니다.

7) 쇼트키 다이오드 : 금속과 반도체를 결합한 다이오드입니다. 낮은 전압에서도 사용 가능하며, 매우 빠른 스위칭 전환이 특징인 다이오드입니다.

8) 브릿지 다이오드 : 4개의 다이오드를 연결한 브릿지 구조의 다이오드입니다. 입력되는 극성이 변경되어도 출력되는 극성은 항상 같습니다.

추가 지식

공핍 영역(공핍층)

P형 반도체와 N형 반도체를 접합하면 생기는 공간으로 정공이나 전자와 같은 캐리어가 없는 절연된 영역이며, 접합 영역을 통과하는 캐리어의 이동을 방해합니다.

따라서 공핍 영역을 통과하기 위해서는 일정 이상의 전압이 필요한데,

이 전압을 전위 장벽이라 하고, 일반적으로 실리콘(Si)은 0.7V 게르마늄(Ge)는 0.3V가 필요합니다.

 

<출처>

http://www.ntrexgo.com/archives/8259

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=5827595&cid=62802&categoryId=62802

https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=4390161&cid=60217&categoryId=60217

http://study.zum.com/book/12575#anchor2

http://www.ktword.co.kr/word/abbr_view.phpm_temp1=3974&m_search=%EB%8B%A4%EC%9D%B4%EC%98%A4%EB%93%9C