다이오드의 원리와 종류

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다이오드의 원리와 종류

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그림 1에 다이오드의 소자기호를 나타낸다. 그림 1에 나타낸 것과 같이 전압과 전류의 양의 방향이 선택되는 것이 보통이다. 이 다이오드는 P형 반도체에서 N형 반도체로는 전류가 흐르기 쉽지만 역방향으로는 전류는 거의 흐르지 않는다. 따라서 소자기호는 전류가 흐르는 방향으로 삼각형의 정점이 향하고 있다. 다이오드의 전기적 특성은 간단하게는 저항과 같고, 단자간의 전압값으로 흐르는 전류가 바로 결정된다. 즉 콘덴서나 코일과 같이 전압변화나 전류변화에서 전류나 전압이 결정되는 것은 아니다. 그러나 보통 저항과 다른 것은 단자전압에 비례하여 전류가 흐르지 않는 점이다. 즉, 흐르는 전류가 전압의 복잡한 함수이다.
그림 2는 그림 1의 전압과 전류 방향을 양으로 하고 다이오드 전압에 대한 전류특성을 나타내고 있다. 이와 같이 다이오드의 전압이 음일 때 전류는 거의 흐르지 않는다. 거꾸로 전압이 양일 때는 전압이 작으면 전류는 흐르지 않지만, 전압이 0.7V 부근에서 커지면 지수함수적으로 전류가 증대해 간다. 이러한 특성은 PN 접합의 전기적인 성질에 따라 생긴다. 여기서는 이 전기적 특성을 어떻게 취급하고, 어떻게 전기회로에 응용하는지를 살펴보자.
직선이라는 것을 설명했다. 이때 직선의 경사는 저항 컨덕턴스에 의해 주어졌다. 저항값이 작으면 기울기는 커지고, 저항값이 커지면 기울기는 작아진다. 극단적인 경우, 저항값 0 즉, 쇼트의 경우는 세로축 위의 직선이 되고, 저항값 ∞ 즉, 오픈일 경우는 가로상의 직선이었다. 이것을 염두에 두고 다이오드의 전압-전류특성을 보면 부분적으로는 직선이라고 보지 않을 것도 없다.
여기서 전기회로에서의 동작해석이나 설계로, 그림 2의 전기적 특성을 직선으로 근사한 특성을 이용하고 있다. 즉 다이오드의 전압-전류 특성을 그림 3에 나타내는 직선으로 근사한 것이다. 이 2개의 직선은 저항값 0과 저항값 ∞의 직선이 갖는 특성 중 일부에서 생긴다. 이것은 다이오드 전류가 양일 때는 쇼트 회로에, 다이오드 전압이 음일 때는 오픈 회로에 가깝다는 것을 의미한다. 다이오드 쇼트 회로로서 동작하고 있을 때 다이오드는 ON으로 되어 있다. 단, 쇼트 회로에서도 다이오드 전류가 양방향으로 흐르고 있다는 것이 조건이다. 즉, I≥0이 다이오드의 ON조건이다. 이에 대해 오픈 회로로서 동작하고 있을 때는 다이오드는 OFF로 한다고 한다. 이 경우도 다이오드 전압이 음인 것이 조건이다. 즉 V≤0이 다이오드의 OFF조건이 된다(그림 4).

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