[공학]제너다이오드의특성

소개글

기초전자실험 제너다이오드의특성

목차

1.목적
2.이론
3.사용기기및 재료
4.실험방법

본문내용

1. 목적
1) 제너 다이오드의 순방향과 역방향의 특성을 이해한다.
2) 전압 조정기의 동작을 관찰하여 정전압 특성을 이해한다.

2. 이론
전압조정다이오드라고도 한다.
전기회로에서 부하의 변동 등에 의해 전류가 변화해도, 일정한 전압을 유지할 수 있는 반도체의 2단자소자를 말한다. 동작원리 면에서 분류하면 제너다이오드(Zener diode) ·애벌란시다이오드(avalanche diode)가 있다.
보통 다이오드는 반대방향으로 전압을 가해도 저항이 크고 전류가 거의 흐르지 않지만, 일정한 전압에 도달하면 갑자기 전류가 증대되는 경우가 있다. 이 전류의 급증은 일종의 파괴현상으로, 제너효과라고 하는 전자(電子)의 터널전류에 의한 회복이 가능한 것과 애벌란시효과라고 하는 전자사태(電子沙汰)에 의한 것이 있다.
제너다이오드는 반도체 p-n접합다이오드의 하나로서, 제너 회복현상을 이용해서 일정 전압을 얻는 소자이며 규소의 p-n접합에서 전류 약 10 mA로 동작하고 품종에 따라 3~12 V의 정전압(定電壓)을 얻는다.
정전압직류전원 내의 기준전압소자, 전자회로 내에서 전위를 일정값 이동시키는 소자, 표준전기를 대신하는 전압표준기 등으로 사용된다. 트랜지스터회로에 정전압다이오드를 사용하면 5~100 V의 범위 내에서 회로의 전압을 거의 일정하게 유지할 수 있다.

(1) 제너 다이오드의 특성
다이오드는 P형과 N형 반도체에 캐리어로 각각 정공과 자유전자가 있고, 공유결합에 의한 원자들은 최외각 전자인 가전자로 결합되어 있다. 이 상태에서 역 바이어스를 크게 하여 항복 전압에 도달하면, 자유전자와 정공들은 큰 에너지를 얻어 공유 결합하고 있는 가전자들과 직접 충돌하여 결합으로부터 이끌어내어 자유전자를 생성시키고, 그 자리에 새로운 정공이 생겨나 자유전자를의 끌어올리려고 한다.
여기서 생성된 자유전자는 다른 기전자와 충돌하면서 다시 새로운 자유전자를 생성시키는 방식을 반복하고, 자유전자와 정공을 급격히 증가시켜 이들이 캐리어가 되어 접합부를 넘어 이동하여 전류를 크게 흐르게 한다. 이와 같이 캐리어의 증가가 마치 눈사태가 일어나는 현상과 흡사하기 때문에 전자사태라 한다. 일반적으로 반도체 다이오드는 그림1.7과 같이 순방향에서 전류가 잘 흐르고, 역방향에서는 잘 흐르지 않다가 항복 전압에서 전류가 급격히 흘러 다이오드가 파괴된다. 그러나 제너 다이오드는 역방향 바이어스에서 전압을 증가시키면 항복 영역까지 역방향의 미소전류가 일정하게 지속되다가 항복 전압 영역 이상이 되면 역방향 전류가 급격히 증가한다.

참고 자료

전기전자기초실험-복두출판사