다이오드에 대하여 1

[이상훈]

1. 다이오드
  다이오드는 P형 반도체에 N형 반도체를 접합시켜 만든 소자로 한쪽 방향으로만 전류를 흐르게 하는 특성을 가진 소자이며, P형에서 N형으로 교류 성분을 보내면 양(+)의 부분 파형만 나타내는 특성을 지니고 있다. 그림 71은 다이오드의 구조 및 기호 형태를 나타낸 것이며, 다이오드는 일반적으로 용도에 따라 검파 다이오드, 정류 다이오드, 제너 다이오드, 터널 다이오드 등으로 나누어진다.

(1) 검파 다이오드     반도체와 금속을 접촉하여 만든 점 접촉형 다이오드는 접합 용량이 적어서 고주파용으로 적합하고, 검파, 변조, 혼합, 스위치 등에 사용된다.   (2) 정류 다이오드     P형과 N형 반도체의 접합으로 구성되어 있으며, P형 쪽이 양(+), N형 쪽이 음(-)이다. P형(A)에 양(+), N형(K)에 음(-)으로 순방향 전압을 인가하면 전압 증가에 따라 전류가 증가하여 포화되며, 역방향 전압을 인가하면 미세한 전류가 흐른다. 또, 일정 전압 이상이면 항복되고, 그 전압에 의해서 파괴된다.     ① 게르마늄 다이오드는 순방향 특성이 좋으나 역내 전압이 낮으므로, 높은 전압의 정류에 부적당하다.     ② 실리콘 다이오드는 순방향 특성이 게르마늄보다 뒤지나, 역내 전압이 높아 대전류 용이하나 높은 전압의 정류에 적합하다.

그림 71   다이오드의 구조와 기호

   (3) 제너 다이오드
     제너 다이오드는 다이오드의 제너 항복(zener breakdown , 역방향 포화전류가 흐르는데, 이 상태에서 역방향 전압을 더 증가시키면 어느 전압에서 역방향 큰 전류가 흐르는 현상) 현상을 이용한 다이오드로서 정전압을 얻는데 주로 사용된다. 제너 다이오드는 역방향 전압을 이용하므로 일반 다이오드와는 반대로 캐소드에 + 전압을 가하여 사용한다.
     용도 : 정전압 회로, 전압 시프트 회로, 서지(serge) 회로

   (4) 정류 다이오드의 특성 측정 방법
     ① 회로 시험기의 레인지를 R×100에 놓고(흑색 리드 막대를 양(+)극, 적색 리드 막대를 음(-)극에 접속하였을 때) 약 50[Ω]∼100[Ω], 역방향으로 접속하였을 때 약 2 [MΩ] 정도의 저항값을 가리키면 정상이다.
     ② 게르마늄 다이오드의 경우 실리콘 다이오드보다 역방향 저항값을 약간 작게 지시한다.
     ③ 순뱡향이나 역방향으로 회로 시험기의 리드 막대를 댈 때 양쪽의 저항값이 같으면 다이오드는 불량이다.
     ④ 디지털 회로 시험기는 리드 막대를 반대로 생각해야 한다.

2. 발광 다이오드

발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)의 구조는 PN 접합 다이오드와 비슷하나 실리콘 대신에 반투명 물질을 사용한다. 순방향 바이어스에서 전자와 정공의 재결합이 일어나는 경우 열과 빛이 방출되며, 이 때 물질이 반투명이기 때문에 빛의 일부는 외부로 방출된다.   LED는 표시 장치, 계산기, 디지털 시계 등에 사용된다. 발광 다이오드는 고체 광원이며, 다음과 같은 장점이 있다.   ① 낮은 전압(1.5[V])에서 구동     ② 수명이 길다.   ③ 빠른 온/오프(ON/OFF) 스위칭(ns) 특성   (1) 단자 측정 방법     ① 그림 72(a)에서의 ㉠이 양(+) 단자이며, ㉡이 음(-) 단자이다.     ② 회로 시험기의 레인지를 R×1에 놓고 두 리드 막대를 LED의 ㉠, ㉡ 단자에 접속할 때 LED에 불이 들어오면 적색 리드 막대에 접속한 단자가 음(-)극성이며, 흑색 리드 막대에 접속한 단자가 양(+)극성이다.

그림 72    LED의 구조 및 기호

3. 다이오드의 점검
  (1) 정류 및 검파 다이오드

① 순방향 (지침이 올라간다.)    ② 역방향 (지침이 움직이지 않는다.)

그림 73    다이오드의 점검