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다이오드 특성 곡선은 다이오드에 순방향 전압이 걸렸을 때의 전류 특성, 그리고 역방향 전압이 걸렸을 때 전류 특성을 나타낸다라고 생각하면 되겠습니다.
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다이오드 특성곡선 by 기 세환 – Prezi
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Date Published: 2/12/2021
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Source: you.dianhac.com.vn
Date Published: 5/4/2021
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다이오드란 전압을 일정한 방향으로 인가했을때만 전류가 흐르는 정류작용을 … V-I 커브는 전압(V)-전류(I) 특성 곡선으로 다이오드의 특성곡선을 …
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Date Published: 6/8/2022
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[전기전자 강의] 트랜지스터 4. 다이오드 … – Nataviguides.com
다이오드 특성( Diode Characteristic, 전압과 전류의 특성 ) 그래프를 실전적으로 고쳐 생각해 주자. | 다이오드 특성 곡선 새로운 업데이트.
Source: ko.nataviguides.com
Date Published: 2/21/2022
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주제에 대한 기사 평가 다이오드 특성 곡선
- Author: SSM 전기전자 강의
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- Date Published: 2019. 11. 4.
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다이오드 특성 곡선
자 그럼 이제 하나하나 자세히 살펴보죠.
1. 가로 축
전압(V R ~ V F )으로 여기서 R은 Reverse, F는 Foward의 약자입니다.
그렇다면 전압은 0을 기준으로 -10V는 왼쪽 역 방향 가로 축에 있을 것이고 +10V는 오른쪽 순 방향
가로 축에 있을 것입니다. (10V는 예를 든 것입니다.)
2. 세로 축
전류(I R ~ I F )으로 여기서 R은 Reverse, F는 Foward의 약자입니다.
그렇다면 전류는 0을 기준으로 10mA는 위쪽 순 방향 세로 축에 있을 것이고 -10mA는 아래쪽 순
방향 세로 축에 있을 것입니다.(10mA는 예를 든 것입니다.)
3. 순방향
위 그림 오른쪽 아래 부분처럼 다이오드의 Anode에 +전압(Cathode 보다 0.7V 높은)을 걸고
Cathode에 -전압(Anode보다 0.7V 낮은)을 걸면 다이오드에 I F 만큼의 전류가 흐릅니다.
위 그림의 하늘색 부분입니다.
4. 역방향
위 3번과는 반대로 다이오드의 Anode에 -전압(Cathode 보다 0.7V 낮은)을 걸고
Cathode에 +전압(Anode보다 0.7V 높은)을 걸면 다이오드에는 전류가 흐르지 않습니다.
위 그림의 주황색 부분입니다.
5. Turn on voltage
위 그림 오른쪽 가로축에 빨간색 화살 표시 되어 있는 부분입니다.
위 3번에서 이야기 되었듯이 다이오드의 Anode가 Cathode보다 0.7V 높다면 전류가 흐르기 시작
한다고 했습니다. 위 그림에서도 빨간색 화살표를 기점으로 전류의 그래프가 올라가고 있습니다.
Turn on voltage가 되기 전의 전압값에서는 전류가 거의 흐르지 않고 있죠.. 그러다가 Turn on voltage를
넘으면 전류가 갑자기 상승합니다. 즉 전류가 본격적으로 흐르는 거죠.
6. Break down voltage
위 그림 왼쪽 가로축에 빨간색 화살 표시 되어 있는 부분입니다.
왼쪽으로 많이 움직여도, 즉 V R (역방향 전압으로 Cathode가 Anode보다 높은 경우)이 매우 큰 값이 되어도
전류는 거의 흐르지 않습니다.(여기서 전류는 역 방향이네요.. 즉 -값을 가지며 방향이 반대일 겁니다.)
그러다가 어느 지점을 만나면, 즉 어느 역방향의 전압값을 만나면 전류가 급격히 흐르는 지점이 있습니다.
이 부분을 Break down voltage(항복 전압)이라고 표현을 합니다.
“다이오드는 대략 위의 그래프와 같은 특성을 지닌다”라고 기억 하시고 이를 남들에게 설명할 수 있다면 거의 완전히 이해한 것이나 다름 없습니다.
2.4 다이오드의 전류-전압 특성
TIP 14.06.01 처음작성 15.07.11 내용 수정 19.08.06 오타수정 및 레퍼런스 추가 했습니다.
2.4 다이오드의 전류-전압 특성
1. 다이오드의 특성
앞에서 설명한 것과 같이 다이오드는 한쪽 방향 (순방향)으로만 전류가 흐르게 되는데 이 특성을 이용하면 교류를 직류로 변환시킬 수 있다. 이를 정류작용이라고 한다. PN 접합에서 역방향 전압을 계속 증가시키게 되면 특정한 전압에서 갑자기 역방향 전류가 증가하는 현상이 생기는데 이것을 제너(zener) 현상 또는 아발란치(avalanche) 현상이라 하며 이때 전압을 항복전압(breakdown voltage)이라고 한다. 일반적으로 아발란치 항복은 5~250V 정도에서 나타나며 공핍층에서 전자-정공쌍이 연이어 만들어 낼 수 있을 정도의 매우 높은 전기장 에너지 공급에 의해 발생된다. 제너 항복은 ~5V 미만에서 일어나며 의도적으로 불순물 도핑이 많이 된 pn 접합을 활용하여 공핍영역이 매우 좁게 만들고 터널링 작용을 통해 작동하게 한다. 이러한 항복전압에서 사용되도록 설계된 다이오드를 제너 다이오드라고 한다. 특히 이때의 항복전압은 일정한 것이 특징이다. 항복이라 해서 다이오드가 여기서 파손되어 버리는 것은 아니며 과대한 전류가 흐르지 않는 한 역전압을 내리면 원래의 커브로 되돌아오므로 걱정할 필요는 없다.
다이오드에 전압을 순방향 또는 역방향으로 주입하면서 전류변화를 측정하면 아래와 같은 전압-전류 곡선(I-V curve)을 얻을 수 있다. I-V 곡선상에서 구동전압과 항복전압을 표시하면 다음과 같다.
그림 1. 일반적인 다이오드의 IV 곡선. 전류 주입 방향에 따른 곡선형태와 항복전압과 구동전압의 위치를 확인하기 바란다.
일반적으로 I-V 측정을 하게 되면 제작된 다이오드의 특성을 손쉽게 파악할 수 있다. I-V 곡선에서 특성지점은 제작된 소자의 상황 (예를 들어 크기나 용도)에 따라 약간씩 다르게 정의될 수는 있으나 일반적으로 5가지 위치의 정보가 널리 측정된다.
아래의 테이블에는 5가지 위치의 정의와 특성을 설명하고 있으며 I-V 곡선상에서 위치와 의미를 확인 할 수 있다.
표 1. I-V 곡선의 특성지점과 물리적 의미
전류주입 특성 이름 측정 지점(예) 물리적 의미 순방향 VF1 120mA 120mA의 구동전류에서의 동작전압, 낮을수록 유리하다. 동일광량을 가지는 소자가 동일 전류에서 낮은 VF1을 가지게 되면 전체 소비전력(Watt)이 낮아지므로 유리해 진다. VF2 10μA 10μA의 낮은 전류에서 가지는 동작전압. VF2≈VF1 일수록 유리하다. 두 전압이 유사할수록 좀 더 수직하게 곡선이 상승하며 상대적으로 직렬저항(series resistance)이 감소하는 것을 의미한다. VF3 1μA 1μA의 낮은 전류에서 가지는 동작전압. VF3는 높을수록 유리하다. VF3는 주로 기생저항이나 병렬저항 (션트, shunt)에 의한 순방향 누설전류에 의해 감소하게 된다. 역방향 VR -10μA 10μA의 낮은 역방향 전류에서 측정되는 전압으로 절대값이 높을수록 유리하다. 소자에 높은 역전압에서도 안정적으로 동작하는 특성을 나타내며 높을수록 신뢰성이 증가하게 된다. IR -5V 역전압 5V에서 측정된 누설전류를 나타낸다. 낮을수록 유리하다. 높은 역포화전류는 표면 또는 벌크내에서의 결함에 의해 발생된 것을 의미하므로 가능한 낮은 값이 좋다. 기타 ΔVF3 처음에 측정한 VF3에서 나중에 측정한 VF3를 뺀 차이를 의미한다. 낮을수록 유리하다. 신뢰성이 낮은 소자의 경우 소자 측정시 가해지는 전압과 전류에 의해 소자의 퇴화(degradation)가 발생하거나 결함이 증폭되어 전/후 측정 결과값의 차이가 크게 나기도 한다.
그림 2. I-V 곡선의 5대 특성지점. 소자의 특성에 따라서 5가지 지점의 측정위치는 변경되거나 추가될 수 있다. 순방향 특성은 V F1,2,3 으로, 역방향 특성 (또는 누설전류 특성)은 V R 및 I R 로 확인할 수 있다. I R 의 경우 -5V에서 측정된 누설전류를 의미한다.
2. 이상적인 I-V 특성으로부터 이탈 (deviation)
다이오드는 일반적으로 완벽하지 않으며 여러 기생저항 성분을 가지게 된다. 크게 직렬저항 성분과 병렬저항 성분으로 분리해서 생각할 수 있다. 직렬저항은 과도한 접촉저항 (contact resistance), 벌크 상의 저항성분에 기인할 수 있다. 병렬저항은 p-n 접합이 손상되거나 표면이 불안전하여 전류를 차단하는 p-n접합면을 우회하는 채널이 생성된다. 이상적으로는 다이오드의 턴온(turn-on)은 문턱전압에서 수직으로 일어나야 하나 넓은 영역에 걸쳐 일어나는 경우 조기 턴온 (premature turn-on)이라고 한다. 조기 턴온은 표면전위에 의한 전류이동이나 반도체 내부의 불순물에 의한 깊은 준위(deep level)에 의해 생성될 수 있다.
그림 3. 직렬 및 병렬 저항성분에 의한 I-V 곡선의 이탈
위에 설명한 선형적 I-V 분석 이외에 로그함수적인 I-V 분석을 하게 되면 잠재적인 문제에 대해 보다 자세하게 이해할 수 있다.
3. 기생저항의 평가
쇼클리의 이상 다이오드 방정식(Shockley ideal diode equation, http://en.wikipedia.org/wiki/Diode)은 순방향 및 역방향의 I-V 곡선을 해석하는데 활용된다. 실험적으로 측정된 특성은 아래의 식을 활용한다.
여기서
I : 다이오드 전류 (diode current), I S : 역방향 포화전류 (reverse bias saturation current), V : 다이오드 인가전압 (voltage across the diode), n : 이상계수 (ideality factor), k : 볼쯔만 상수 (Boltzmann constant), T : p-n 접합 절대 온도 (absolute temperature of the p–n junction), e : 기본전하 (elementary charge).
여기서 n은 다이오드의 이상계수로 완벽한 다이오드의 경우 1을 가지게 된다. 실제 다이오드의 경우 1.1~1.5 정도의 값을 가지나, 기생저항에 의한 누설전류 등이 과대할 경우 종종 10이상의 큰 값이 나오기도 한다.
다이오드의 병렬저항은 I-V 그래프에서 밴드값 이하의 전압인 원점근처에서 평가할 수 있다. 이때 p-n 접합 전류를 무시할 수 있으며 병렬저항은 다음과 같이 구할 수 있다.
(단, 원점 근처)
일반적인 다이오드에서 병렬저항은 직렬저항보다 훨씬 크므로 (기울기가 낮다) 병렬저항 평가시에 직렬 저항은 고려할 필요가 없다.
직렬저항는 밴드갭 이상의 전압 영역에서 평가할 수 있다. I-V 곡선에서 턴온 이후의 충분히 높은 전압에서 선형적으로 증가하게 되고 이를 통해 직렬저항을 구할 수 있다.
(단, 턴온 전압 이상)
그림 4. 다양한 반도체로 제작된 LED의 상온 I-V 곡선. 밴드갭 에너지와 다이오드의 턴온 전압의 연관성을 확인할 수 있다. (from E.F. Schubert, Light-Emitting Diodes (2nd) p62)
전자기호 및 다이오드의 종류에 대해서는 아래의 위키백과에 자세히 설명되어 있다.
[전기전자 강의] 트랜지스터 4. 다이오드 특성( Diode Characteristic, 전압과 전류의 특성 ) 그래프를 실전적으로 고쳐 생각해 주자. 5 개의 가장 정확한 답변 – Ru.taphoamini.com
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AReS
PART5 반도체 (Semiconductor)
목적
1. 게르마늄(Germanium)과 실리콘(Silicon) 다이오드의 특성에 대하여 알아본다.
게르마늄(Germanium)과 실리콘(Silicon) 다이오드의 특성에 대하여 알아본다. 2. 제너 다이오드의 특성에 대하여 관찰하고 또한 제너 다이오드를 전압 안정기로 응용하는 방법을 학습한다.
제너 다이오드의 특성에 대하여 관찰하고 또한 제너 다이오드를 전압 안정기로 응용하는 방법을 학습한다. 3. SCR의 특성을 실험을 통하여 알아본다.
SCR의 특성을 실험을 통하여 알아본다. 4. PNP 트랜지스터와 NPN트랜지스터의 특성을 실험을 통하여 알아본다.
PNP 트랜지스터와 NPN트랜지스터의 특성을 실험을 통하여 알아본다. 5. J-FET와 MOS-FET의 특성을 실험을 통하여 알아본다.
실험 1 : 다이오드 특성 (Diode Characteristic)
이론
반도체 다이오드는 한쪽 방향으로는 전류를 잘 통과시키지만 반대 방향으로는 거의 전류를 통과시키지 않는다. 이것은 순방향 저항은 낮은 반면에 역방향 저항은 매우 높기 때문이다. 모든 반도체 다이오드는 대체적으로 단방향적 특성을 가지고 있다.
순방향 전류
그림 5-2 (a)와 같이 전원을 pn접합 다이오드의 p형쪽에 +극을 n형쪽에 대하여 -극을 연결할 때 순방향전압(forward voltage) 또는 순방향 바이어스(bias)가 걸려있다고 말한다. 이 때 다이오드를 통하여 큰 전류 즉, 순방향 전류(forward current)가 흐른다. 이는 p영역의 hole이 n영역으로, n영역의 전자가 p영역으로 활발히 흐름으로 인해 p영역에서 n영역으로 큰 전류(I)가 흐르게 된다.
역방향 전류
그림 5-2 (b)와 같이 pn접합 다이오드에 외부전압이 n형 쪽에 +, p형 쪽에 -가 되도록 가해질 때 역방향전압(reverse voltage) 또는 역방향 바이어스(bias)가 걸렸다고 말한다. 이때 다이오드를 통해 극히 미약한 전류 즉, 역포화전류(reverse saturation current)가 n영역에서 p영역으로 흐른다. 이 전류는 낮은 역방향전압에서 쉽게 최대치에 도달하며 역방향 전압을 높여도 그 이상 더 커지지 않으므로 역포화전류(I S )라고 부른다.
다이오드의 전류식
이상적인 다이오드에 흐르는 전류는 다음과 같이 표시된다.
위식에서 V T =T/11,600(상온에서 26mV), T는 절대온도, I S 는 역포화전류이고 n는 Ge에 대해서는 1, Si에 대해서는 2의 값을 가지는 정수이다. 위 식에서 보면 V=0이면 I=0이 되고 V > 0.1V인 경우 에 I≅I s ε40V의해 I는 지수적으로 증가하고 V < -0.1V인 경우 I≅I s 로 포화상태가 된다. 그림 5-3는 접합 다이오드의 v-i특성을 나타내며, 그림 5-3(b)는 Germanium 다이오드와 Silicon 다이오드의 v-i특성을 나타낸 것이다. 이 그림 5-3(b)에서 Si 다이오드는 약 0.7V, Ge 다이오드에서는 약 0.2V 이상에서 전류가 급격히 증가함을 볼 수 있다. 이 전압을 다이오드의 cutin 전압 또는 문턱전압(threshold voltage)이라고 한다. 실험 과정 1. 다이오드의 순방향전류와 역방향 전류의 특성을 실험하기 위해 M-05의 회로-1을 사용한다. 2. Ge 다이오드의 순방향전류를 측정하기 위해 1d-1c 단자에 전류계를 연결하고, 1c-1e, 1f-1b양단을 단락시켜 그림 5-4 (a)와 같은 회로를 구성한다. 입력전압을 표 5-1과 같이 변화시키며 순방향전류를 측정하여 기록한다. 3. Ge 다이오드의 역방향 전류를 측정하기 위해 역시 1e-1f단자에 전류계를 연결하고 1f-1d, 1e-1b를 단락시켜 그림 5-4(b)와 같이 회로를 구성한다. 입력전압을 표 5-1과 같이 변화시키며 역방향 전류를 측정하여 기록한다. 실험 5-1.1 Ge 다이오드 직류특성 측정 (M-05의 Circuit-1에서 그림 5-3와 같이 회로를 구성한다.) R1= 1kΩ일 때 1. 1. 결선방법(M-05의 Circuit-1) 1. 회로 결선 Circuit-1의 단자 1f와 1h간을 황색선으로 연결한다. 2. 전원 결선 M04 보드의 Signal Output의 A+ 단자와 Circuit-1의 Sig Input & DC Input 단자 1a(+) 간을 적색선으로 연결하고, A- 단자와 1b(-) 간을 흑색선으로 연결한다. 3. 계측기 결선 전류계 결선 별도의 Digital Multimeter의 전류 측정 기능을 사용하여 측정한다. Diode에 흐르는 전류 (I F ) 측정 : Circuit-1의 단자 1c에 Digital Multimeter의 적색선을 연결하고, 단자 1e에 흑색선을 연결한다. 전압계 결선 Diode 양단 전압 (V D ) 측정 : 다이오드 D1(Ge)의 단자 Ie와 전면패널 Multimeter High 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1f와 Low 단자 간을 흑색선으로 연결한다. 2. 결선도 flash 3. 측정 방법
1 Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 variable power 를 선택하고, DC Source 탭을 선택한 후 Range 에서 10v 가 선택되었는지 확인한다. 2 Touch LCD 패널에서 좌측 메뉴에서 dmm 를 선택하고 dcv 를 클릭한다.. 3 Touch LCD 패널 하단의 quick launch 를 선택하고 Analog Output를 클릭한 다음 Function의 arrow right 를 클릭하여 DC Source 화면이 나오도록 한다. on 을 선택하고 00.0V의 우측에 arrow right을 클릭하여 입력전압을 표 5-1와 같이 변화시키면서 별도 Digital Multimeter에서 지시되는 순방향 전류값 (I F ) 과 DMM에서 지시되는 다이오드 양단의 전압값 (V D ) 을 표 5-1에 기록한다. 0.1V에서의 측정값 4 측정이 끝나면 on red 을 클릭하여 출력을 차단한 다음 arrow left 으로 00.0V로 설정한다.
5 on 을 클릭한 다음 좌측의 arrow left 클릭하여 입력전압을 표 5-1와 같이 변화시키면서 별도 Digital Multimeter에서 지시되는 역방향 전류값(I F )과 DMM에서 지시되는 다이오드 양단의 역방향 전압값(V D ) 을 표 5-1에 기록한다. 6 측정이 끝나면 on red 을 클릭하여 출력을 차단한다. R2=300Ω일 때 1. 결선방법(M-05의 Circuit-1) 1. 회로 결선 Circuit-1의 단자 1f와 1h간을 황색선으로 연결한다. 2. 전원 결선은 R1=1kΩ 일 때 >1. 결선 방법 과 같다. 3. 계측기 결선 전류계 결선 별도의 Digital Multimeter의 전류 측정 기능을 사용하여 측정한다. Diode에 흐르는 전류(I F )측정 : Circuit-1의 단자 1i에 Digital Multimeter의 적색선을 연결하고, 단자 1e에 흑색선을 연결한다. 전압계 결선 Diode 양단 전압 (V D ) 측정 : 다이오드 D1(Ge)의 단자 Ie와 전면패널 Multimeter High 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1f와 Low 단자 간을 흑색선으로 연결한다. 2. 결선도 flash 3. 측정 방법 1 R1=1kΩ 일 때>1. 측정 방법 과 동일하며 순방향 특성 및 역방향 특성 측정값은 표 5-1에 기록한다. 2 측정이 끝나면 on red 을 클릭하여 출력을 차단한다. 4. 계산 1. Ge 다이오드 순방향 특성 측정시 입력전압이 2V인 경우 R1(1kΩ) 일 때와 R2(300Ω) 일 때 각각 흐르는 전류를 계산하고, Ge 다이오드에 흐르는 I F 전류 와 비교하시오.
실험 과정
1. Si 다이오드의 순방향전류를 측정하기위해 1g-1f 단자에 전류계를 연결하고, 1k-1l, 1n-1m’ 양단을 단락시켜 그림 5-4 (a)와 같은 회로를 구성한다. 입력전압을 표 5-1과 같이 변화시키며 순방향전류(I F )를 측정하여 기록한다.
2. Si 다이오드의 역방향 전류를 측정하기 위해 역시 1e-1f단자에 전류계를 연결하고 1k’-1n, 1l-1m를 단락시켜 그림 5-4 (b)와 같이 회로를 구성한다. 입력전압을 표 5-1과 같이 변화시키며 역방향 전류(I R )를 측정하여 기록한다.
실험 5-1.2 Si 다이오드 직류 특성 측정 (M-05의 Circuit-1에서 그림 5-3와 같이 회로를 구성한다.) R1= 1kΩ일 때 1. 결선방법(M-05의 Circuit-1) 1. 회로 결선 Circuit-1의 단자 1l와 1n 간을 황색선으로 연결한다. 2. 전원 결선은 실험 5-1.1 Ge 다이오드 직류특성 측정>전원 결선 과 같다. 3. 계측기 결선 전류계 결선 별도의 Digital Multimeter의 전류 측정 기능을 사용하여 측정한다. Diode에 흐르는 전류(I F )측정 : Circuit-1의 단자 1d에 Digital Multimeter의 적색선을 연결하고, 단자 1k에 흑색선을 연결한다. 전압계 결선 Diode 양단 전압 (V D ) 측정 : 다이오드 D2(Si)의 단자 Ik와 전면패널 Multimeter High 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1l과 Low 단자 간을 흑색선으로 연결한다. 2. 결선도 flash 3. 측정 방법 1 5-1.1 Ge 다이오드 직류특성 측정>측정방법 과 동일하게 측정하여 표 5-1에 기록한다. 2 측정이 끝나면 on red 을 클릭하여 출력을 차단한다. R2=300Ω일 때 1. 결선방법(M-05의 Circuit-1) 1. 회로 결선 Circuit-1의 단자 1l와 1n 간을 황색선으로 연결한다. 2. 전원 결선은 실험 5-1.1 Ge 다이오드 직류특성 측정>전원 결선 과 같다. 3. 계측기 결선 전류계 결선 별도의 Digital Multimeter의 전류 측정 기능을 사용하여 측정한다. Diode에 흐르는 전류 (I F ) 측정 : Circuit-1의 단자 1i에 Digital Multimeter의 적색선을 연결하고, 단자 1k에 흑색선을 연결한다. 전압계 결선 Diode 양단 전압 (V D ) 측정 : 다이오드 D2(Si)의 단자 Ik와 전면패널 Multimeter High 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1l과 Low 단자 간을 흑색선으로 연결한다. 2. 결선도 flash 3. 측정 방법 1 5-1.1 Ge 다이오드 직류특성 측정>측정방법 과 동일하게 측정하여 표 5-1에 기록한다. 2 측정이 끝나면 on red 을 클릭하여 출력을 차단한다. 4. 계산 1. Si 다이오드 순방향 특성 측정시 입력전압이 10V인 경우 R1(1kΩ) 일 때와 R2(300Ω) 일 때 각각 흐르는 전류를 계산하고, Si 다이오드에 흐르는 전류 I F 와 비교하시오.
실험 과정
1. 다이오드의 AC 특성을 실험하기 위해 표 5-2와 같이 입력 전압을 변화시키며 순 방향 전류 및 역방향 전류를 측정하여 기록한다. (단, 본 항은 가변이 가능한 AC 전압원이 있을 경우만 실험이 가능하다. 또한, 전류측정은 DC에서와 같이 직접적인 측정보다는 R 1 이나 R 2 양단 전압을 측정한 후 계산에 의한 간접적인 방법을 취하도록 한다.)
실험 5-1.3 Ge 다이오드 교류특성 측정 (M-05의 Circuit-1에서 그림 5-4와 같이 회로를 구성한다.) R1= 1kΩ일 때 1. 결선방법(M-05의 Circuit-1) 1. 회로 결선 Circuit-1의 단자 1f와 1h간을 황색선으로 연결한다. 2. 전원 결선 M05 보드의 Variable Power의 V1 단자와 Circuit-1의 Sig Input & DC Input 단자 1a(+) 간을 적색선으로 연결하고, COM 단자와 1b(-) 간을 흑색선으로 연결한다. 3. 계측기 결선 전류계 결선 별도의 Digital Multimeter의 전류 측정 기능을 사용하여 측정한다. Diode에 흐르는 전류 (I F ) 측정 : Circuit-1의 단자 1c에 Digital Multimeter의 적색선을 연결하고, 단자 1e에 흑색선을 연결한다. 전압계 결선 R1 양단 전압인 VR1 측정 : 저항 R1의 단자 I1a와 전면패널 Signal Input에 CH A의 A+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1d와 A- 단자 간을 흑색선으로 연결한다. Diode 양단 전압 (V D ) 측정 : 다이오드 D1(Ge)의 단자 Ie와 전면패널 Signal Input에 CH B의 B+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1f와 B- 단자 간을 흑색선으로 연결한다. 2. 결선도 flash 3. 측정 방법 1 Touch LCD 패널의 좌측 메뉴에서 analog input 를 선택하고 Volt & Ampere Meter를 클릭한 후 CH A, CH B 각각 voltage , ac , rms 를 클릭한다. 2 Touch LCD 패널 하단의 quick launch 를 선택하고 Variable Power를 클릭한 다음 3 CH DC 우측의 arrow right 를 클릭하여 3 Phase AC 화면이 나오도록 한다. on 을 선택하고 00.0V의 우측에 arrow right 을 클릭하여 입력전압을 표 5-2와 같이 변화시키면서 별도 Digital Multimeter에서 지시되는 전류값 (I F ) 과 Signal Input에서 지시되는 저항 R1 양단에 전압값(VR1)과, 다이오드 양단의 전압값 (V D ) 을 표 5-2에 기록한다. AC 1V에서의 측정값 3 측정이 끝나면 on red 을 클릭하여 출력을 차단한 다음 arrow left 으로 00.0V로 설정한다. R2=300Ω일 때 1. 결선방법(M-05의 Circuit-1) 1. 회로 결선 Circuit-1의 단자 1f와 1h 간을 황색선으로 연결한다. 2. 전원 결선은 실험 5-1.3 Ge 다이오드 교류특성 측정>전원 결선 과 같다. 3. 계측기 결선 전류계 결선 별도의 Digital Multimeter의 전류 측정 기능을 사용하여 측정한다. Diode에 흐르는 전류 (I F ) 측정 : Circuit-1의 단자 1i에 Digital Multimeter의 적색선을 연결하고, 단자 1e에 흑색선을 연결한다. 전압계 결선 R2 양단 전압인 VR2 측정 : 저항 R2의 단자 Ia와 전면패널 Signal Input에 CH A의 A+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1k와 A- 단자 간을 흑색선으로 연결한다. Diode 양단 전압 (V D ) 측정 : 다이오드 D1(Ge)의 단자 Ie와 전면패널 Signal Input에 CH B의 B+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1f와 B- 단자 간을 흑색선으로 연결한다. 2. 결선도 flash 3. Measurement 1 실험 5-1.3 Ge 다이오드 교류특성 측정>측정 방법 과 동일하며 측정값은 표 5-2에 기록한다. 이때 측정되는 값은 저항 R2 양단에 전압값(VR2)과, 다이오드 양단의 전압값(V D ) 이다. 2 측정이 끝나면 on red 을 클릭하여 출력을 차단한다.
실험 5-1.4 Si 다이오드 교류 특성 측정 (M-05의 Circuit-1에서 그림 5-4와 같이 회로를 구성한다.) R1= 1kΩ일 때 1. 결선방법(M-05의 Circuit-1) 1. 회로 결선 Circuit-1의 단자 1l와 1n 간을 황색선으로 연결한다. 2. 전원 결선은 실험 5-1.3 Ge 다이오드 교류특성 측정>전원 결선 과 같다. 3. 계측기 결선 전류계 결선 별도의 Digital Multimeter의 전류 측정 기능을 사용하여 측정한다. Diode에 흐르는 전류 (I F ) 측정 : Circuit-1의 단자 1d에 Digital Multimeter의 적색선을 연결하고, 단자 1k에 흑색선을 연결한다. 전압계 결선 R1 양단 전압인 VR1 측정 : 저항 R1의 단자 Ia와 전면패널 Signal Input에 CH A의 A+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1k와 A- 단자 간을 흑색선으로 연결한다. Diode 양단 전압 (V D ) 측정 : 다이오드 D2(Si)의 단자 Ik와 전면패널 Signal Input에 CH B의 B+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1l과 B- 단자 간을 흑색선으로 연결한다. 2. 결선도 flash 3. 측정 방법 1 5-1.3 Ge 다이오드 교류특성 측정>측정방법 과 동일하게 측정하여 표 5-2에 기록한다. 이때 측정되는 값은 저항 R1 양단에 전압값(VR1)과, 다이오드 양단의 전압값(V D )이다. 2 측정이 끝나면 on red 을 클릭하여 출력을 차단한다. R2=300Ω일 때 1. 결선방법(M-05의 Circuit-1) 1. 회로 결선 Circuit-1의 단자 1l와 1n 간을 황색선으로 연결한다. 2. 전원 결선은 실험 5-1.3 Ge 다이오드 교류특성 측정>전원 결선 과 같다. 3. 계측기 결선 전류계 결선 별도의 Digital Multimeter의 전류 측정 기능을 사용하여 측정한다. Diode에 흐르는 전류 (I F ) 측정 : Circuit-1의 단자 1i에 Digital Multimeter의 적색선을 연결하고, 단자 1e에 흑색선을 연결한다. 전압계 결선 R2 양단 전압인 VR2 측정 : 저항 R2의 단자 Ia와 전면패널 Signal Input에 CH A의 A+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1k와 A- 단자 간을 흑색선으로 연결한다. Diode 양단 전압 (V D ) 측정 : 다이오드 D2(Si)의 단자 Ik와 전면패널 Signal Input에 CH B의 B+ 단자 간을 적색선으로 연결하고 단자 1l과 B- 단자 간을 흑색선으로 연결한다. 2. 결선도 flash 3. 측정 방법 1 5-1.3 Ge 다이오드 교류특성 측정>측정방법 과 동일하게 측정하여 표 5-2에 기록한다. 이때 측정되는 값은 저항 R2 양단에 전압값(VR2)과, 다이오드 양단의 전압값 (V D ) 이다. 2 측정이 끝나면 on red 을 클릭하여 출력을 차단한다.
다이오드 특성 곡선 | [전기전자 강의] 트랜지스터 4. 다이오드 특성( Diode Characteristic, 전압과 전류의 특성 ) 그래프를 실전적으로 고쳐 생각해 주자. 인기 답변 업데이트
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다이오드 란? – 정류(일반) 다이오드 특성의 이해 및 측정
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다이오드 시험
다이오드란?
다이오드란 전압을 일정한 방향으로 인가했을때만 전류가 흐르는 정류작용을 하는 2단자 반도체이다. 주로 전류를 한 쪽 방향으로 흐르게 하고, 역방향으로는 전류가 흐르지 못하도록 하는 성질을 가지고 있다. 다이오드의 용도는 전원장치에서 교류 전류를 직류 전류로 바꾸는 정류기로서의 용도, 라디오의 고주파에서 꺼내는 검파용 전류의 ON/OFF를 제어하는 스위칭 용도등 다양하게 쓰인다.
다이오드의 종류 및 기호
다이오드 종류 기호 특징 정류(일반) 다이오드 가장 기본적이고 범용적인 PN접합 다이오드. 정류작용을 하거나, 역전류를 방지하여 회로를 보호하는 역할로 많이 사용됨. 제너 다이오드 정전압 다이오드로, 역방향에서 전류가 변화하여도 전압이 일정한 제너 항복 현상을 이용하여 정전압 회로, 서지 전류 및 정전기로부터 IC를 보호하는 소자로 쓰임. 쇼트키 다이오드 금속과 반도체의 접합에서 발생하는 쇼트키 배리어 현상을 이용한 다이오드. 순방향 전압이 일반 다이오드보다 낮고, 스위칭 특성이 빨라, 고속스위칭 회로에 사용됨. 배리캡 다이오드 가변용량 다이오드로, 바랙터라 불림. 역방향 전압으로 커패시턴스를 가변할 수 있어, 라디오등의 동조 회로에 많이 쓰임. 발광 다이오드(LED) LED라고 불리는 이 다이오드는 순방향 전압을 인가하면, 에너지가 빛이 되어 방출됨. 전기장치의 표시나 조명장치로 많이 사용됨. 포토 다이오드 광 다이오드라고 불리며, 광신호를 전기 신호로 변환하는 다이오드로, 빛의 강도에 따라 전류를 변화시킴. 광센서와,리모컨,화재경보기 등으로 많이 쓰임. 브리지 다이오드 4개의 다이오드를 연결한 브리지 회로로, 일반적으로 교류 입력을 직류 출력으로 변경할 때 많이 사용한다.
다이오드의 동작 특성
순방향 전압
다이오드의 애노드(A)에 양전압, 캐소드(K)에 음전압을 인가하는 것을 순방향 바이어스라고 한다. 순방향 바이어스가 인가되면, 애노드에서 캐소드로 전류가 흐르고 일정 순방향 전류가 흐르는데 필요한 전압을 순방향 전압이라고 한다. 일반적으로 많이 쓰이는 정류 다이오드의 경우, 약 0.7V의 순방향 전압에서 전류가 많이 흐르기 시작하는 것을 확인할 수 있다.
역방향 전압
다이오드의 애노드(A)에 음전압, 캐소드(K)에 양전압을 인가하는 것을 역방향 바이어스라고 한다. 역방향 바이어스가 인가되면, 캐소드에서 애노드로 미소 전류만 흐르다가 역방향 전압의 크기가 커지다가 제너 항복 현상이 생기면서, 큰 전류가 흐른다. 이 때의 전압을 역방향 전압이라고 하고, 제너 다이오드의 경우에는, 이것을 항복 전압이라고 한다.
일반 정류다이오드 역방향 전압은 약100~5000V 로 부품마다 다양하며, 제너 다이오드보다 역방향 전압이 훨씬 큰것이 특징이다. 정류 다이오드의 역방향 전압을 측정하기 위해서는(부품 파괴 시험) 고전압의 커브 트레이서가 필요하다.
일반(정류) 다이오드 시험
디지털 멀티미터를 이용한 다이오드 시험
디지털 멀티미터에는 다이오드의 순방향 전압을 측정하는 기능들이 대부분 내장되어 있다. 디지털 멀티미터는 순방향과 역방향을 바이어스 시킬 전압을 인가하는데, 디지털 멀티미터마다 변할 순 있으나, 약 2.5~3.5V 정도 인가한다. 순방향 전압을 측정하는 테스트는 순방향 바이어스에 전압을 인가하여 다이오드에 인가되는 전압을 측정한다. 다이오드가 양호하면, 0.5~0.9V정도 측정이되고, 보통 0.7V이다. 반대로 역방향 바이어스일 때는 항복전압 이하에서는 전류가 거의 흐르지 않은 것을 이용하여, 측정되지 않는 것을 확인하는 시험을 한다. 그래서 표시는 0.L로 표시된다.
여기서 사용되는 장비는 핸디형 디지털 멀티미터 Agilent U1274A를 이용하여 1N4007 정류 다이오드를 시험한다.
순방향 전압 측정
① 디지털 멀티미터의 가운데 레버를 다이오드 기호에 위치하도록 돌린다.
② 빨간색 프로브는 가장 오른쪽의 다이오드 기호가 있는 빨강 커넥터와 연결하고, 검정 프로브는 COM이라고 적힌 검정 커넥터와 연결한다.
③ 다이오드의 애노드(+) 리드에는 빨강 프로브의 클립과 연결하고, 캐소드(-) 리드에는 검정 프로브의 클립과 연결한다.
④ 화면에 표시되는 순방향 전압 값을 확인하여, 순방향 전압 값이 0.5~0.9V 사이에 측정되는지 확인한다.
※ 멀티미터로 1N4007를 측정하는 경우, 밑의 그래프를 보면 약 0.9V일 때 흐르는 전류가 1A라고 데이터시트에 명시되어 있고, 멀티미터에서 측정되는 전류는 0.01A보다 작기 때문에 0.6V보다 값이 작을 수 있다.
역방향 바이어스 확인
① 디지털 멀티미터의 가운데 레버를 다이오드 기호에 위치하도록 돌린다.
② 빨간색 프로브는 가장 오른쪽의 다이오드 기호가 있는 빨강 커넥터와 연결하고, 검정 프로브는 COM이라고 적힌 검정 커넥터와 연결한다.
③ 다이오드의 캐소드(-) 리드에는 빨강 프로브의 클립과 연결하고, 애소드(+) 리드에는 검정 프로브의 클립과 연결한다.
④ 화면에 0.L로 표시되는지 확인한다.
다이오드 고장
다이오드가 고장으로 단락되었다면, 순방향 바이어스와 역방향 바이어스에서 전압이 모두 0.000V로 표시될 것이다. 고장이 아니라면, 위에 시험에서와 같이 역방향 바이어스에서 0.L로 표시되어야 한다.
또한 고장으로 다이오드가 개방되었다면, 순방향 바이어스와 역방향 바이어스 모두 0.L로 표시될 것이다.
V-I 커브 트레이서를 이용한 다이오드 시험
다이오드의 시험을 통해 이상유무를 판단하는 방법은 디지털 멀티미터로 측정하는 방법도 있지만, V-I 커브트레이서를 통해 다이오드 특성곡선을 측정하는 방법도 있다. V-I 커브는 전압(V)-전류(I) 특성 곡선으로 다이오드의 특성곡선을 확인함으로써 순방향 전압, 역방향 전압, 역방향 Leak 전류 등등 특성곡선으로 여러 가지 특성들을 확인할 수 있다.
여기서 ABI 사의 보드마스터8000 AICT 모듈에 포함된 V-I Tester를 통해 V-I 특성 곡선을 시험한다.
V-I 특성 커브 측정 및 비교
보드마스터 장비 사양 확인
① 보드마스터 8000의 전원버튼을 눌러 장비의 전원을 인가한다.
② 보드마스터 8000의 운영 소프트웨어인 SYSTEM8 Ultimate를 연다.
③ 시작할 때 보이는 장비의 Diagnostic(자가진단)의 결과가 PASS이면 확인을 누른다.
④ 화면 왼쪽의 Navigation창에 V-I Tester를 선택하여, V-I Tester 창을 연다.
⑤ AICT 모듈 전면의 채널 1의 V-I 커넥터(노랑)은 다이오드의 애노드(+)와 클립케이블로 연결하고, 채널1의 접지 커넥터(검정)은 다이오드의 캐소드(-)와 클립 케이블로 연결한다.
⑥ Start버튼을 클릭하여 시험을 시작한다.
⑦ 순방향에서는 약 0.7V 정도에서 전류가 흐르는 것을 확인하고, 역방향에서는 전류가 거의 흐르지 않는 것을 확인한다.
⑧ Store 버튼을 클릭하여, 해당 커브를 저장한다. 저장된 커브는 다른부품(동일모델명)과도 비교시험을 통해 PASS/FAIL의 결과를 확인한다.
시험 결과
커브 결과를 보면, 약 0.7V정도에서 전류가 흘러 커브가 위로 올라가는 것이 보일 것이다. 이 부분이 순방향 전압에 대한 특성 곡선이다. 그리고 역방향 바이어스에서는 전류가 흐르지 않아 –5V까지 전류가 흐르지 않는 것을 확인할 수 있다. 위의 전압설정을 50Vpk-pk로 변경하면, ±25V까지 측정이 되어, -25V까지의 역방향 커브를 확인할 수 있다. 다이오드에 대한 V-I 커브를 측정하고 Store 버튼으로 저장하면, 다른 부품의 V-I 커브를 측정할 때 저장된 커브와 비교하여 PASS/FAIL 결과를 나타낸다. 또한 AICT 모듈은 24채널의 커브를 저장 및 비교 시험이 가능하다.
다이오드 고장 V-I 특성 커브
다이오드 고장으로 단락이 되었다면, 세로로 일자로 되는 커브가 보일 것이다.
다이오드 고장으로 개방 되었다면, 가로로 일자로 되는 커브가 보일 것이다.
다이오드 고장으로 역방향 항복 전압 이하에서 누설되는 증상이 커진다면, 밑의 그림의 빨간선과 같이 역방향 항복전압 이하에서 누설전류가 많이 흐르는 것을 확인할 수 있을 것이다.
※ 해당 AICT의 V-I Tester는 ±25V까지의 특성곡선을 확인할 수 있는 장비이다. 예를 들어, 1N4007 다이오드의 경우, ±25V까지는 부품의 특성곡선을 측정한다고 하여도, 부품의 이상이 없지만, -1000V인 역방향 전압을 가지는 다이오드인 1N4007을 시험하기 위해서는 고가의 고전압 커브트레이서가 필요하며, 시험은 역방향전압을 시험하게되면서 다이오드가 파괴되는 파괴검사로 진행되기 때문에 부품을 대량 생산 및 구매시 샘플검사로만 진행된다.
원본 출처: m.blog.naver.com/haneham/221262632249
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