다이오드

다이오드

한쪽 방향으로 전류가 흐르도록 제어하여 회로를 보호하는 데 사용되는 반도체 소자이다.

주로 게르마늄이나 실리콘으로 만들어진다.

 

 

다이오드의 특성

다이오드는 반도체의 PN 접합에 바탕을 두고 있다. P형 반도체(anode)에서 N형 반도체(cathode)로만 전류가 흐를 수 있다. ( except : 제너 다이오드 )

 

다이오드 특성 그래프

 

순방향(Forward) 전압

: 순방향으로 전압을 인가하였을 경우 일정 전압(Forward Voltage)를 넘어서면 전류가 흐르게 된다. 다이오드 공핍층에 생긴 built-in potential과 반대 극 방향이므로 재결합을 시작하게 되는 것이다. 이때 다이오드는 저항이 매우 적거나 아예 없는 물질처럼 행동한다. 실리콘 다이오드는 0.7볼트 정도이며, 쇼트키 다이오드는 0.2~0.3볼트 정도의 Forward Voltage를 가지고 있다.

 

역방향(Reverse) 전압

: 역방향으로 전압을 인가하게 되면 공핍층이 계속해서 부도체처럼 작동하고 전류의 흐름을 막는다.  따라서 회로가 끊긴 것 처럼 작동하게 된다. 역전압이 일정량을 넘어서게 되면 (Breakdown Voltage)  역방향으로 커다란 전류가 흘러 소자가 망가지게 되는데, 이를 전자사태 항복  ( Avalanche breakdown )이라고 한다. 제너 다이오드 같은 특별한 목적의 다이오드에서는 이 역방향 바이어스의 특성을 이용하기도 한다.

 

 

 

 

 

 

 

다이오드의 종류 

 

 

정류 다이오드 ( Silicon diode )

역방향으로 흐르는 신호를 0으로 바꿔 교류를 직류성분을 가진 신호로 변환시킨다. 보통 전력제어용이나 신호처리용으로 나누어 사용된다. 보통 실리콘으로 만들어지고 특정 영역에서는 게르마늄으로 만들어진 다이오드를 사용한다.

 

 

 

 

정전압 다이오드 ( Zener diode )

역방향 바이어스에서 breakdown Voltage를 넘어섰을 때 역방향으로 과전류가 흐르는 것을 이용하는 다이오드이다. break down current가 흐를 때, 특정 전압을 유지하는 특성을 이용한다. 

 

 

 

 

쇼트키 다이오드 ( schottkey diode )

 n형 반도체에 p형 대신 금속을 사용하여 n형의 특성을 발휘하도록 만들어진 다이오드
순방향 전압이 0.2V정도로 낮고, 바이어스 전환 시 Recovery time이 매우 짧아 고속 스위칭 회로에 적합하다.

 

 

 

발광 다이오드 ( Light emitting diode, LED )

순방향 전압을 인가했을 때 발광하는 반도체 소자. 전계 발광 효과를 원리로 하고 있다. 전력소모가 백열등에 비해 현저히 적고 수명도 월등하여 이용 빈도가 늘어나고 있다. 
발광 다이오드의 색상은 사용되는 재료에 따라 다르며 자외선부터 적외선 영역까지 발광하는 것을 제조할 수 있다.