분야
hwp2. 회 로 도
3. 실 험 방 법
* 다이오드의 동작원리*
실험 1) 다이오드의 전류와 전압 측정
실험 2) 발광다이오드(LED)의 전류와 전압 측정
4. 결 과 및 토 의
- 다이오드의 기본적인 이론의 특성을 이해한다.
- 다이오드가 바이어스 되었을 때 전류와 전압의 변화를 고찰하고 이론과 비교한다.
2. 회 로 도
< 회 로 도 1 >
< 회 로 도 2 >
3. 실 험 방 법
- 실험 사용 기기: DC power supply, 디지털 멀티미터
사용 부품: BREAD BOARD, 실리콘 다이오드(1n4002), 발광 다이오드(LED), 저항,가변저항
이론)
다이오드는 가장 간단하고 기본적인 비선형 소자로서 유체를 한 방향으로만 흐르게 하는 밸브와 같이 전류를 한 방향으로만 흐르게 한다. 다이오드는 와 같이 표현되며, 그 자체의 전압강하가 없다고 가정할 때(이상적인 다이오드) 전류-전압 특성은 와 같다. 즉 점 A의 전압이 점 B의 전압보다 높을 때( : 순방향 바이어스) 이상적인 다이오드는 단락회로처럼 동작하며, 이와 반대의 경우( : 역방향 바이어스)에는 개방회로처럼 동작한다.
다이오드의 이상적인 전류-전압 특성
하지만 실질적으로는 와 같이 동작할 수 없으며 다이오드 양단에 순방향 바이어스가 걸렸을 경우에 다이오드 자체에서 전압강하가 발생된다. 이 전압강하의 양은 다이오드 종류에 따라 다르나 흔히 쓰이는 실리콘 다이오드의 경우는 약 0.7V, 게르마늄 다이오드의 경우는 약 0.3V 정도이다. 실질적으로 사용되는 다이오드의 전압-전류 특성을 나타낸다. 예를 들어 실리콘 다이오드의 경우 순방향 바이어스가 가해졌을 때 그 전압이 0.7V보다 크게 되면 다이오드가 도통이 되며, 그 때 다이오드 양단의 전압강하가 0.7V 정도 된다는 것이다.
다이오드 전류-전압 특성
* 다이오드의 동작원리*
1) 전압을 가하지 않았을 경우
- P형 반도체와 N형 반도체를 접합시키면 밀도의 기울기에 의해 P형 반도체의 정공은 N 형으로, N형 반도체의 자유 전자는 P형으로 확산 된다.
- 확산에 의해 접합 부분에서 정공과 자유 전자가 만나 재결합한다. 이때 P형 쪽에서는 (-)전기를 띤 억셉터 이온이, N형 쪽에서는 (+)전기를 띤 도너 이온이 드러나 N형쪽에서 P형 쪽으로 향하는 전기장이 발생한다
- 확산에 의해 더 많은 억셉터 음이온과 도너 양이온이 드러나, 접합면에서의 전기장의 세기가 점점 커져 이것이 캐리어의 확산을 방해한다.
- 즉, 밀도의 기울기에 의해 확산하려는 힘과 전기장의 세기에 의해서 방해되는 힘이 평형을 이룰 때까지 확산된다.
- 이때 중앙 부분에서는 전기장만이 존재하며 캐리어가 존재하지 않는 공핍층 (depletion region)이 발생된다.
- 이 공핍층에서는 P형이 (-), N형이 (+)인 전위차가 발생되며, PN접합에 드리프트 전류가 흐르기 위해서는 최소한 이 이상의 전압이 P형에 (+), N형에 (-)로 가해져야 되는데 이것을 오프셋(offset), 문턱(threshold), 커트인(cutin) 또는 시동(firing) 전압이라 하며 로 나타낸다.
=0.7(Si) =0.3(Ge)
- 소수 캐리어는 공핍층 안에 있던 소수 캐리어와 공핍층 밖에 있는(반도체내)
