다이오드는 오늘날 전자 장비에 사용되는 가장 일반적인 반도체 장치 중 하나입니다.
그들은 또한 가장 오해받는 것 중 하나입니다.
결국 다이오드는 작동에 대해 이야기할 때 종종 "단방향 게이트" 또는 "도용 게이트"라고 합니다.
다이오드가 외부 전압에서 차단되면 내부에 전자가 갇혀 다시 빠져나올 수 없습니다.
이와 같이 이것은 반대쪽 단자 또는 반환 경로(따라서 이름을 우회하는 이름)를 통하는 경우를 제외하고 출구가 없는 내부 회로의 특정 부분을 통해 흐르는 전류를 트랩합니다.
그러나 전자 장치와 관련하여 다이오드를 언급하면 혼동될 수 있습니다.
이것은 많은 사람들이 그것들을 선형 장치로 생각하기 때문입니다. 사실 그것들은 단순한 켜기/끄기 스위치보다 훨씬 더 다재다능하게 만드는 비선형 동작을 가지고 있습니다.
악기가 음을 연주하는 것 외에 다양한 용도로 사용되는 것과 마찬가지로 다이오드는 전류를 켜고 끄는 것 이상의 다양한 용도로 사용됩니다.
다이오드의 작동 방식을 살펴보고 사용 방법과 다이오드를 전자 회로의 유용한 부분으로 만드는 고유한 특성을 이해하십시오.
다이오드란?
다이오드는 단방향 전기 션트입니다.
다이오드는 전자적으로 제어되는 양방향 스위치로 특정 조건에서만 전류가 한 방향으로만 흐르도록 합니다.
전류가 다이오드를 통해 한 방향으로만 흐르면 두 개의 반도체 "핑거"가 함께 연결됩니다.
전류가 반대 방향으로 흐르면 두 손가락이 서로 분리되어 전류가 흐르지 않습니다.
다이오드는 전자가 양방향으로 흐르는 것을 차단하기 위해 일반적으로 "샌드위치" 방식으로 배열된 두 개의 반도체 재료로 만들어집니다.
특정 조건에서 소량의 전류는 과도한 에너지를 열로 소산하여 다이오드 양단의 전압이 다른 쪽에 적용된 전압보다 훨씬 높더라도 전자가 다이오드를 통해 한 방향으로 흐를 수 있도록 합니다.
다이오드의 활성 영역은 전자가 한 방향으로만 흐르도록 허용하고 외부 영역은 전자가 역류하는 것을 차단하기 때문에 단방향 전기 분로로 설명됩니다.
다이오드에는 양극 및 음극 단자가 있습니다.
다이오드의 양 끝은 내부 극성이 없음을 나타내기 위해 +와 –로 표시됩니다.
전압이 다이오드의 끝에 적용되면 단락 또는 "네거티브" 테스트라고 합니다.
다이오드는 일반 극성 전기 배선처럼 극성이 없습니다. 끝은 테스트용으로만 사용되며 다이오드의 중간은 중성("무극성")이며 회로 요소에 연결됩니다.
전자 제품에서 다이오드의 양극 단자는 일반적으로 양극이고 음극 단자는 음극입니다.
그러나 컨벤션은 확정되지 않았습니다.
일부 회로에서는 음극 단자가 음극이고 양극 단자가 양극입니다.
예를 들어, LED 회로, 음극 단자는 음극이지만 배터리 회로에서는 음극 단자가 양극입니다.
다이오드에는 여러 종류가 있습니다.
전자 제품에 사용할 수 있는 다양한 유형의 다이오드가 있습니다.
대부분의 다이오드는 반도체 종류이지만 정류기, 포토다이오드 및 다이오드처럼 작동하는 트랜지스터도 있습니다.
원하는 결과를 얻으려면 특정 회로에 적합한 유형의 다이오드를 선택하는 것이 중요합니다.
몇 가지 중요한 다이오드 유형은 다음과 같습니다. – 고속 정류기: 이 다이오드는 전기를 매우 빠르게 전도하여 고주파 애플리케이션을 허용합니다.
– 표준 정류기: 이 다이오드는 전기를 더 느리게 전도하여 저주파 애플리케이션을 허용합니다.
– 쇼트키 배리어 정류기: 이 다이오드에는 쇼트키 다이오드가 내장되어 역전도를 방지합니다.
– 포토다이오드: 이 장치는 빛을 전기로 변환하여 감지 응용 분야에 유용합니다.
다이오드는 전압 임계값, 특성 및 항복 전압이 다릅니다.
다이오드는 단방향 전기 분로로 남아 있지만 일반적으로 매우 높은 항복 전압(1메가볼트 이상)과 항복 전압 임계값(고장을 시작하는 데 필요한 전압 감소)이 있어 특정 유형의 응용 분야에 적합합니다.
이러한 임계값 매개변수는 사용 중인 다이오드 유형에 따라 다르며 다양한 유형의 다이오드를 생성하도록 변경될 수 있습니다.
예를 들어 고속 정류기 다이오드의 항복 전압 임계값은 약 0.3V입니다.
즉, 다이오드 양단의 전압이 0.3V 미만이면 다이오드가 전도되지 않고 회로가 원래 상태로 유지됩니다.
회로가 더 많은 전류를 끌어오려고 시도하고 회로 양단의 전압이 증가하면 다이오드의 항복 전압 임계값이 충족되고 다이오드는 반대 방향으로 전류를 전도하기 시작합니다.
다이오드는 선형 또는 비선형 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.
다이오드의 고유한 기능 중 하나는 선형 또는 비선형 애플리케이션에 사용할 수 있다는 것입니다.
선형 애플리케이션에 사용될 때 다이오드는 스위치로 사용됩니다.
즉, 회로에 가해지는 전압에 따라 한 방향으로 전류가 흐른다.
회로에 전압이 가해지면 전자가 다이오드를 통해 흐르기 시작하고 회로에 전원이 공급됩니다.
다이오드는 "단방향 스위치"로 생각할 수 있습니다.
회로에 전원이 공급되면 다이오드가 전류를 전도하여 회로를 켭니다.
회로에 전압이 가해지지 않으면 다이오드가 전도되지 않고 회로의 전원이 꺼집니다.
비선형 애플리케이션에서 다이오드는 신호의 진폭 또는 강도를 증폭하거나 증가시키는 데 사용됩니다.
예를 들어, 회로가 저주파 신호를 사용하여 무언가를 제어하는 경우(예: 모터 켜기 또는 끄기) 회로 자체는 신호에 의해 전원이 꺼질 수 있습니다.
그러나 신호가 충분히 높으면(예: 전화 발신음 또는 라디오 방송국의 음악) 다이오드를 사용하여 회로 전원을 증폭하고 켜서 더 높은 주파수 신호로 제어할 수 있습니다.
고전압 다이오드는 어떻게 작동합니까?
양단에 고전압이 가해지면 다이오드, 수행을 시작합니다.
그러나 전압이 너무 높기 때문에 다이오드 내에 갇힌 전자는 에너지를 충분히 방출할 수 없어 제한을 벗어날 수 없습니다.
결과적으로 다이오드는 약간 전도되지만 회로에 전력을 공급하기에는 충분하지 않습니다.
회로(래더 회로라고 함)에 적용되는 전압을 제어하는 한 쌍의 트랜지스터의 게이트에 낮은 전압이 적용되면 신호가 조정되지 않은 상태로 통과할 수 있습니다.
그러나 래더 회로 전체에 전압이 너무 적고 다이오드가 충분한 전류를 전도하지 않으면 신호가 통과하지 못하고 회로의 전원이 꺼집니다.
이것은 간단한 회로에 전원을 공급하는 데 사용할 수 있으며 분류기, 컴퓨터 및 타이머에 유용할 수 있습니다.
다이오드의 전압 임계값을 계산하는 방법
다이오드를 12볼트 전원에 연결하고 낮은 전압에서 전도(전력 제공)하는지 알고 싶다고 가정합니다.
반도체 장치의 항복 전압(VOM)을 계산하는 방정식은 다음과 같습니다. 이 방정식에서 "VOH"는 장치가 파손될 때 장치에 걸리는 전압이고, "VOHSC"는 다이오드가 전도될 때의 임계 전압입니다. "I"는 다이오드를 통과하는 전류, "E"는 다이오드 양단의 전계 전압, "n"은 다이오드의 전자 수입니다.
다이오드의 전압 임계값을 결정하려면 다이오드의 항복 전압을 알아야 합니다.
위의 방정식을 사용하여 이 값을 찾을 수 있습니다.
일반적인 실리콘 pn 접합 다이오드의 항복 전압은 1.5V입니다.
이것은 다이오드 양단의 전압이 1.5볼트일 때 다이오드가 파손되어 전류가 흐르기 시작한다는 것을 의미합니다.