다이오드는 어떤 종류가 있고 어디에 사용하는 것일까?

[덤보]

다이오드는 어떤 종류가 있고 어디에 사용하는 것일까?

다이오드는 대체로 교류전원을 직류전원으로 변환할때, 안정된 전원을 만들때, 빛을 발생하여 표시기로 사용할때,
그리고 특수한 목적에 사용되는 스위칭, 용량 가변, 빛을 감지하는 센서 등 많은 분야 사용되고 있다.
이런 사용목적에 의해 정류 다이오드, 정전압(제너) 다이오드, 가변용량 다이오드, 터널 다이오드, 쇼트키 다이오드,
스위칭 다이오드, 발광 다이오드 등 많은 종류로 나누어진다.

이러한 많은 종류의 다이오드는 다이오드가 버틸수 있는 허용전압, 용량, 스위칭 속도등 제조사가 발행한
Data sheet를 확인하는 것이 매우 중요하다.

그럼 앞에서 열거한 다이오드에 대해 살펴보자.

정류 다이오드(rectifier diode)
일반적인 다이오드는 순방향으로만 전류가 흐르고 역방향으로는 거의 전류가 흐르지 않는 성질이 있는데
이러한 현상을 이용한 다이오드가 정류 다이오드다.

보통 정류 다이오드는 교류(AC)전원을 직류(DC) 전원으로 변환하는데 사용하며, 코일로 구성된 회로의 역기전력을
억제하기 위한 용도로도 사용된다.

교류전원을  직류전원으로 변환할때 다이오드를 어떻게 사용하는가에 따라 반파정류, 전파정류 방식으로 구별되어지고,
전파정류 방식을 구현하기 위해 사용되는 다이오드 집합체를 브릿지 다이오드라고 한다.

정류다이오드 심벌

정전압(제너) 다이오드(zener diode)

정전압(제너) 다이오드는 다이오드 역방향 항복점을 이용하는 것이므로 일반적인 다이오드와는 반대로 캐소드에 (+) 전원을
에노드에 (-) 전원을 연결하여 사용한다.

정전압 다이오드는 일정한 전압을 회로에 공급하기 위해 사용되며, 기준 전압을 필요로 하는 회로등에 사용된다.

작은 전류의 정전압을 사용할 때는 직접 제너 다이오드를 이용하여 정전압을 구성하지만 큰 전류의 정전압을
사용할 때는 트랜지스터와 함께 회로를 구성한다.

정전압(제너) 다이오드 심벌

가변용량 다이오드(Variable-capacitance diode)
가변용량 다이오드는 바랙터(varactor)  다이오드 또는 바리켑(varicap) 이라고도 불리는데
외부에서 공급된 전압의 변화에 의해 다이오드 접합부의 용량(Capacity)이 역전압에 비례하는 성질을 이용한 것으로

전압의 변화에 따라 발진주파수를 변화 시키는 주파수 변환, 고주파 변조, 동조등에 사용된다.

가변용량 다이오드 심벌

터널 다이오드(tunnel diode)

터널 다이오드는 매우 특수한 분야에 사용하는 다이오드로 에사키다이오드라고도 한다.
이 다이오드는 일반 다이오드에서 나타나는 항복점이 없어 방향성이 없고, 일정전압 이상의 전압을 가하면

전류가 감소하는 부성저항 특성을 가지고 있다.

터널다이오드는 약간의 전압을 가해도 전류가 흐르는, 전압변화에 대해 매우 빠르게 반응하므로 마이크로파의 발진기,

증폭기 등에 사용되고, 또한 고속의 논리회로 스위칭소자로 사용된다.

터널 다이오드 심벌

쇼트키 다이오드(Schottky barrier diode)

쇼트기 다이오드는 접합다이오드에서처럼 반도체를 접합하여 만들어진것이 아니라 반도체 표면에 금속막을 증착시켜

역방향 전압을 억압하는 기능을 이용한 다이오드이다.

이러한 쇼트기 다이오드는 고주파 특성이 좋아 높은 주파수대의 전자회로에 사용되며, 정류용으로도 사용된다.

정류용으로 사용되는 쇼트키 역방향 내압을 크게 만들수 없기 때문에 저전압 대전류 정류용으로
사용되며 주로 스위칭 전원공급기의 스위칭 정류회로에 사용된다.

쇼트키 다이오드 심벌

스위칭 다이오드(switching diode)

일반적으로 다이오드가 순방향으로 도통된 상태에서, 역전압이 인가되면 순간적으로 매우 큰 역전류가 흐르게 된다.
이러한 역전류가 0이 될때까지 즉, 역회복할 때까지의 시간을 Reverse recovery time(TRR)이라고 하는데
일반적인 정류 다이오드는 이 역회복 시간이 매우 길다.

따라서, 이런한 다이오드를 on, off 상태가 매우 빠르게 반복적으로 일어나는 회로(이를 스위칭 회로라고 한다.)에
사용할 경우 동작상태가 매우 불안정해지고 다이오드의 역회복시 심한 발열로 파손될 수 있다.

이러한 역회복 시간을 빠른 시간안에 동작할 수 있도록 개선한 것이 스위칭 다이오드이고, 주로 빠른 스위칭 회로에
사용된다.

스위칭 다이오드 심볼(일반적인 다이오드 심볼과 같다)

발광 다이오드(Light-Emitting Diode) 

발광 다이오드라는 표현은 최근들어 많이 사용하지 않는 듯하고 보통 영문자 LED로 표현을 하는 것 같다.
 
LED는 접합다이오드에 순방향으로 전류를 흘렸을 때 접합면에서 빛을 발산하는 다이오드로, 접합 반도체에 화학물질을

첨가하여 다양한 색의 빛을 방출하도록 만들었다.

LED는 방출하는 빛의 종류에 따라 가시광선 LED(V-LED : Visible Light Emitting Diode),
적외선 LED(IR-LED : Infra Red Light Emitting Diode), 자외선 LED(UV-LED : Ultra Violet Light Emitting Diode) 등이 있다.

가시광선 LED는 통상 적색, 녹색, 황색, 청색 등이 육안 표시용으로 널리 쓰이고
적외선 LED는 광통신, 리모콘 등에 많이 쓰인다.
자외선 LED는 살균 및 의료용, 환경센서 등에 많이 쓰인다.

발광 다이오드 심벌

수광 다이오드(photo diode)

수광 다이오드라는 표현보다는 포토 다이오드(photo diode)라는 표현으로 많이 사용된다.

포토 다이오드는 빛을 전기신호로 변환하는 다이오드로, 접합 다이오드에 역방향 바이어스를 걸고 접합부에 빛을 수광하게 하면 전류가 흐르게 되는 데, 빛의 세기에 비례해서 출력전압이 발생하는 원리를 이용한 다이오드이다.

포토 다이오드는 주로 광신호를 검출하는 용도로 사용되며, 전자회로의 격리된 신호 전달을 위한 포토 커플러, 광통신 케이블의 광신호 검출, 비디오 또는 컴퓨터에 사용되는 디스크의 신호 검출등 많은 용도로 사용되고 있다.

수광 다이오드 심벌

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[Der Techniker]

여러 다이오드들에 대한 정보를 읽을 수 있었습니다. 감사합니다.

위의 다이오드들 중에서 아는 것도 있었지만 모르는 것도 있었습니다. 글을 읽음으로서 조금 이해는 할 수 있었지만 직접 보지 않고 실험을 해보지 않았기 때문에 잘 알지 못하는 다이오드들이 있었습니다.

그래도 좋은 정보를 접할 수 있어습니다. 감사합니다.