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[자연과학] 전기전자 - 다이오드의 원리와 적용事例

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작성일17-11-27 16:00

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2. 아래의 그림에서와 같이 접합부에서는 홀과 전자가 서로 상대 영역으로, 즉 캐리어의 농도가 낮은 쪽으로의 확산이 일어난다.

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다이오드의 원리와 적용example(사례)

목 차

1. 다이오드
2. 다이오드의 종류
3. 다이오드 적용example(사례)
1. 다이오드

다이오드란 전류를 한쪽 방향으로만 흘리는 반도체 부품이다 반도체의 재료는 실리콘(규소)이 많지만,그 외에 게르마늄, 셀렌 등이있따 다이오드의 용도는 전원장치에서 교류 전류를 직류 전류로 바꾸는 정류기로서의 용도,라디오의 고주파에서 꺼내는 검파용 전류의 ON/OFF를 제어하는 스위칭 용도 등, 매우 광범위하게 사용되고 있따 기호의 의미는 (애노드) (캐소드)로 애노드측에서 캐소드측으로는 전류가 흐르는 것을 나타내고 있따 다이오드 중에는 단지 순방향으로 전류가 흐르는 성질을 이용하는 것 이외에 많은 용도에 흔히 사용된다

원리: P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 구조로써 접합면에서 전기적인 복잡한 현상이 일어난다.
3. 그림처럼 접합부에서 P영역의 홀이 떠난 3족 원자는 음이온이 되고 , N영역의 전자가 떠난 5족은 양이온이 된다 이런 이온들은 원자 자체가 전기를 띤 것이므로 움직일 수 없다.
1. 아래의 그림처럼 홀이 다수 캐리어인 P형과 전자가 다수 캐리언인 N형을 접합시켰다. 즉 홀과 전자의 확산으로 움직이지 않는 이온들을 만들게 되며 이 영역은 홀과 전자가 존재하지 않는 결핍층을 형성하고 전기장이 형성된다 이후 확산이 진행됨에 따라 결핍층 내의 이온수가 증가하게 되고 전기장이 점점 세지게 되며 어느 순간 캐리어가 이동하려는 힘과 저지하려는 전기장의 크기가 같아지면 확산은 중지되고 평형상태에 있게 된다
4. 위 상황을 전위로 표시해 보면
즉 전기장에 의해 전위차 때문에 P영역의 홀과 N영역의 전자는 상대영역으로 들어갈 수 없게 된다 이 전위차를 전위장벽이라 하면 실리콘의 경우 0.7V, 게르마늄의 경우0.3V이다. 이와 같이역방향 바이어스의 경우 전위장벽이 증가하여 홀과 전자가 이동할 수 없는 부도체가 된다 참고적으로 소수캐리어는 쉽게 이동할 수 있게 되며 이에 따른 약간의 전류( 누설전류, 역방향전류)가 흐른다.

2. 역 방향 바이어스

다이오드의 전위장벽을 강화시키는 쪽으로 바이어스를 건다.

2. 다이오드의 종류
1.정류 다이오드: 교류를 직류로 변환할 때 응용
2.스위칭 다이오드: 고속on/offcharacteristic(특성)을 스위칭에 응용
3.정전압(제너)다이오드: 정전압 characteristic(특성)을 전압 안정화에 응용
4.가변용량 다이오드: 가변 용량 characteristic(특성)을 FM변조 AFC동조에 응용
5.터널( 에사키)다이오드: 음저항 characteristic(특성)을 마이크로파 발진에 응용
6.MES(쇼트키)다이오드: 금속과 반도체의 접촉 characteristic(특성)을 응용
7.발광(LED)다이오드: 발광 characteristic(특성)을 응용하여 광 센서로 사용
8.수광(포토)다이오드: 광검출 characteristic(특성)을 응용하여 광 센서로 사용
9.배리스터 다이오드: 트랜지스터의 출력단의 온도 보상에 사용

3. 다이오드 적용example(사례)
1)정전압 다이오드(제너 다이오드)
기호역방향으로 전압을 가했을 경우에 어떤 전압에서 안정하는 성질을 이용하여, 일정한 진압을



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다.

1. 순방향 바이어스

P쪽을 N보다 높은 전압을 가하는 경우.
이 경우 전위 장벽에 의한 전기장과 바이어스에 의한 전기장이 서로 반대가 되며 그림처럼 전위장벽을 상쇄시킬 수 있으며 높은 바이어스일 경우 전위장벽보다 커지면 쉽게 홀과 전자가 이동하여 도체가 된다 또한 홀과 전자는 양극의 같은 전압에 의해 밀리게 되므로 결핍층의 폭이 좁아진다. 하지만 외부에서 전압을 인가하므로써 전위장벽을 허물 …(생략) 수 있으며 이때는 홀과 전자가 쉽게 이동 할 수 있는 도체가 된다

`접합 바이어스`

정상상태의 다이오드는 전위장벽 때문에 캐리어긔 이동이 없어서 부도체이다. 그러나 외부에서 적적한 전압을 인가하면 전위장벽을 줄여서 도체를 만들 수 있고, 다른 면에서는 더욱 높여서 확실한 부도체를 만들 수 있따 이런 외부의 전압을 바이어스(bias)라 한다.

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