[2주 차] - PN 접합 다이오드, 다이오드 정류회로

    과목명 : 전자회로 설계(Electronic circuit design)

수업일자 : 2022년 09월 06일 (화)

 

 

 

1. PN 접합 다이오드

 

1-1. 구조(Structure)

- PN 접합 다이오드의 구조는 진성 반도체에 억셉터(3가 불순물)가 도핑된 P형 반도체, 도너(5가 불순물)가 도핑된 N형 반도체의 접합으로 만들어집니다.

 

 - P형 영역은 정공의 농도가 자유전자의 농도보다 크고, N형 영역은 자유전자의 농도가 정공의 농도보다 훨씬 큽니다.

 

- P형 영역에 연결된 전극을 애노드(Anode), N형 영역에 연결된 전극을 캐소드(Cathode)라고 합니다.

 

- PN 접합 다이오드의 접합면에서는 정공과 전자가 서로 상쇄되어 공핍층(Depletion layer)이 생기며 공핍층은 공간 전하영역이라고도 합니다. 그림으로 나타내면 아래와 같습니다.

 

PN 접합 다이오드의 대략적인 구조

 

 

 

 

1-2. 바이어스

- 애노드에 양(+) 전압, 캐소드에 음(-) 전압이 인가되어 전류가 흐르는 상태를 순방향(Forward) 바이어스가 인가되었다고 합니다.

 

- 반대로 애노드에 음(-) 전압, 캐소드에 양(+) 전압이 인가된 상태를 역방향(Reverse) 바이어스가 인가되었다고 합니다.

 

 

 

 

1-3. 전류, 전압 특성

- PN 접합 다이오드의 바이어스 전압에 따른 동작영역과 전류-전압 특성은 아래의 그림과 같습니다.

 

PN 접합 다이오드의 전류-전압 특성

- 순방향 전압이 인가되면 다이오드의 전류는 위의 그래프와 같이 지수함수적으로 급격히 증가합니다.

 

- 다이오드에서 전류가 흐르기 시작하는 순방향 임계전압이 존재하며 이를 커트 인(Cut-in) 전압이라고 합니다.

 

- 일반적인 실리콘 PN 접합 다이오드의 커트 인 전압은 0.6~0.7V의 범위를 갖습니다.

 

 

 

 

 

2. 정류회로(정류기)

- 우선 정류란, 전류를 한 방향으로만 흐르도록 하는 것을 의미합니다.

 

- 즉 시간에 따라 변화하는 교류 신호를 다이오드의 특징을 이용해서 전류의 흐름을 제어하는 회로를 정류회로 또는 정류기라고 합니다.

 

2-1. 반파 정류회로(Half-wave rectification circuit)

- 반파 정류회로는 교류전압을 인가하였을 경우 양의 주기는 통과시키고 음의 주기는 차단시킴으로써 양의 파형을 가지도록 하는 회로를 의미합니다.

 

2-2. 전파 정류회로(Full-wave rectification circuit)

- 전파 정류회로는 교류전압을 인가하였을 경우 입력 정현파의 양의 반주기와 음의 반주기를 모두 통과시키는 회로를 의미합니다.

 

 

 

 

 

 

- 학부에서 수강했던 전공 수업 내용을 정리하는 포스팅입니다.

- 내용 중에서 오타 또는 잘못된 내용이 있을 시 지적해 주시기 바랍니다.