다이오드의 전압,전류 그래프 이해
저번 포스팅에 이어서 Forward, Reverse Bias에 대해 조금 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.
2020/05/28 - [회로 공부/전자 회로] - [정보 공장] 다이오드(diode)란 무엇인가? 방향,기호,종류
Forward, Reverse bias를 이해하기 위해서는 다이오드의 전압,전류 그래프를 알아야합니다.
다이오드에 인가되는 전압에 의해서 다이오드에 흐르는 전류의 양이 달라지는데요.
매우 중요한 특징이기 때문에 잘 이해하셔야 합니다.
위 사진에 보면 Vknee 전압이 있습니다. 무릎전압이라고 부르는데 저마늄으로 만들어진 반도체는 0.3V,
실리콘으로 만들어진 반도체는 0.7V의 값을 보통 갖습니다.
VKNEE 무릎전압부터 전류가 급격하게 증가하는걸 보실 수 있습니다.
간소화된 그래프로 다시 설명을 드리겠습니다.
diode 기호에 보시면 전압 V, 전류 i 가 표시되어 있습니다.
이 전압과 전류의 관계 그래프인 것입니다.
Froward, Reverse, Breakdown 영역 이해
Froward Bias는 순방향 바이어스입니다. anode에는 + 전압을 연결하고 cathode에 - 전압을 연결한 상태입니다.
여기서 다이오드에 인가되는 전압이 조금씩 높아져서 silicon으로 만들어진 다이오드는 0.7V 이상,
저마늄으로 만들어진 다이오드는 0.3V 이상이 되면 전류가 급격하게 흐르게 된답니다.
Reverse Bias는 역방향 바이어스입니다. Forward bias와 반대로 전압이 인가되는 경우입니다.
anode에는 -전압, cathode에는 + 전압이 연결되어 전류가 흐르지 못합니다.
그런데 역으로 인가된 전압의 양이 계속 증가하다보면 Breakdown 영역에 진입하게 됩니다.
그러면 diode는 고장이 날수가 있는데 오히려 이 영역을 사용하는 diode가 있습니다.
"zener diode 제너 다이오드"라는 diode의 종류 중 하나인데 다음에 한 번 알아보도록 하겠습니다.
Forward, Reverse bias 상태 스위치로 모형화
diode를 쉽게 이해하기 위해 스위치에 0.7V 전압으로 표현할 수 있습니다.
스위치는 ON/OFF 기능이 있죠. 여기서도 ON 기능은 diode가 전류를 흐를 수 있는 상태인
forward 상태를 의미합니다.
반대로 스위치가 OFF 된 상태는 diode가 전류를 흐를 수 없는 상태인 reverse 상태를 의미합니다.
그러면 0.7V는 무엇일까요?! 네, 바로 VKNEE 무릎전압을 의미합니다.
forward bias 회로로 이해하기
forward 전압 Vf = 0.7V 인 다이오드가 회로에 존재합니다.
그런데 전압원(배터리)는 0.2V입니다. 일단 순방향 바이어스 상태이긴하나 다이오드에 0.7V 보다 큰
전압이 인가될 수 없습니다. 따라서 이 회로에 전류는 흐르지 못합니다.
실제로는 미세하게는 전류가 흐르긴 합니다. 0.7V가 되는 순간부터 전류가 흐르기 시작하는게 아니라
그 전부터 조금씩 전류는 흐르고 0.7V부터 급격하게 전류가 흐른다고 이해하셔야 합니다.
이번에는 전압원이 3V 입니다. 그러면 다이오드에 0.7V 보다 높은 전압이 인가됩니다.
VKNEE 전압 = VF 전압 0.7V보다 높은 전압이 인가되기 때문에 전류는 잘 흐르게 됩니다.
reverse bias 회로로 이해하기
이번에는 전압원이 거꾸로 연결되어 있습니다.
다이오드의 anode에 (-)전압이 연결, cathode에 (+)전압이 연결되어 있습니다.
이 상태가 reverse bias 상태입니다.
전류가 흐르지 못하는 상태입니다. 마치 스위치를 off 시켜뒀다고 생각하시면 됩니다.
● 개인적으로 공부하며 정리한 내용입니다 ●
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