다이오드 종류 및 특징

안녕하십니까

전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 입니다 

 

오늘의 주제는

다이오드의 종류 및 특징 (정류다이오드, 제너 다이오드, 쇼트키 다이오드)

 

반도체 소자의 첫 시간으로는 다이오드의 종류 및 특징에 대하여 공부하도록 하겠습니다.

다이오드는 여러 종류가 존재하며 용도에 따라 적용되는 다이오드가 분류됩니다.

따라서 오늘은 여러 가지 다이오드에 대하여 살펴보도록 하겠습니다.

 

1. 다이오드 종류

다이오드는 크게 정류 다이오드, 제너 다이오드, 쇼트키 다이오드, 발광 다이오드 등으로 구분됩니다.

따라서 각 다이오드마다 가지는 특성을 하나씩 살펴보겠습니다.

 

 

2. 정류 다이오드

정류 다이오드는 교류 성분을 직류 성분으로 정류하기 위하여 사용하는 다이오드로

전류를 한 방향으로만 흐르게 하여 정류 작용이 나타나게 됩니다.

한 방향으로만 전류가 흐르기 때문에 역 전류를 방지할 수 있으며

역 전류를 차단하여 회로를 보호할 수 있습니다.

하지만 역 방향 바이어스에 항복 전압 이상의 전압을 인가하게 되면

다이오드가 소손되어 역 방향으로도 전류가 흐르게 됩니다.

정류 다이오드는 다음과 같은 기호로 표현합니다.

다이오드 기호

오른쪽 단자가 "에노드(A)" 단자이며 왼쪽이 "캐소드(K)" 단자로 표현합니다.

다이오드의 자세한 극성은 다음 게시물을 참고 바랍니다.

2022.03.22 - [전력전자] - 능동소자 종류

능동소자 종류

 

다음은 정류 다이오드의 전압 전류 특성입니다.

다이오드 전압 전류 특성

 

Forward voltage 이상의 전압이 정방향 바이어스로 인가됨과 함께

양의 전류 조건에서는 다이오드가 turn on 되어

전류가 도통되게 됩니다. 

역 방향 바이어스로 전압이 인가되면 전류가 미세하게 흐르게 되지만,

정방향처럼 전류의 흐름이 원활하지 않습니다.

하지만 다이오드가 버틸 수 있는 항복 전압(Breakdown voltage) 이상이 인가되면

다이오드는 소손되어 역방향으로 전류가 도통됨을 확인할 수 있습니다.

 

3. 제너 다이오드

제너 다이오드는 정전압 특성을 가진 다이오드로

도통 전압 이상의 전압을 가하면 전류가 도통되며 일정한 전압을 유지하는 특성을 지닌 다이오드입니다.

정전압 혹은 기준 전원을 얻어내기 위하여 많이 사용되고 있는 다이오드입니다.

 

제너다이오드의 기호는 다음과 같습니다.

제너다이오드 기호

정류 다이오드는 작대기가 일자로 표기하였지만,

제너 다이오드는 다음과 같이 꺾은선으로 캐소드 단을 표현하고 있습니다.

제너 다이오드의 전압 전류 특성을 살펴보겠습니다.

제너 다이오드 전압 전류 특성

양 전류와 정방향 바이어스 전압이 인가되면 정류 다이오드와 동일 특징을 가지며 동작합니다.

다이오드 Vf 이상의 전압 인가 시 정방향으로 전류 흐르는 특징을 가지고 있습니다.

 

제너 다이오드에 역방향으로 zener voltage 전압이 인가되면

일정한 전압이 유지되고 전류가 도통하게 됩니다.

이러한 특징을 가진 제너 다이오드를 활용하여 전원을 일정하게 유지해야 하는

정전압 회로에 많이 사용되고 있습니다.

 

 

4. 쇼트키 다이오드

쇼트키 다이오드는 금속과 반도체의 결합으로 구성되며

문턱전압 (Vth)가 일반 다이오드에 비해 절반 정도 낮은 특징이 있습니다. 

문턱 전압은 다이오드를 도통하기 위한 최소한의 전압으로

정류 다이오드는 대략  0.7V를 인가해 주어야 도통되는 특징이 있습니다.

따라서 쇼트키 다이오드는 0.7V 이하로 도통되며 이러한 특징으로

순방향 전압강하 (Vf) 역 회복시간 (trr)이 짧기 때문에 저전압, 고속 정류 등

빠른 스위칭과 정류를 위하여 사용되고 있습니다.

 

쇼트키 다이오드의 기호는 다음과 같이 표현하며,

제너 다이오드와 비슷하지만 용도가 다름을 충분히 숙지하고 있어야 합니다.

 

쇼트키 다이오드 기호

쇼트키 다이오드는 정류 다이오드와 동작이 동일하지만

정류 다이오드보다 낮은 문턱전압 등의 특징으로 전압 전류 특성은 다음과 같습니다.

쇼트키 다이오드 전압 전류 특성

 

5. 발광 다이오드

지금까지 정류 다이오드, 제너 다이오드, 쇼트키 다이오드는 회로 구성에 있어서

정류 작용을 하기 위하여, 정전압을 만들기 위하여 사용되었습니다.

마지막으로 공부할 발광 다이오드는 정류하기 위하여 사용하는 것이 아닌

"빛"을 내기 위하여 사용됩니다.

 

다이오드와 내부 구성을 PN 접합으로 같으며,

순방향 전압과 양전류 조건에서 다이오드가 도통하면 빛이 나는 특징이 있습니다. 

발광 다이오드는 실 생활에서 가장 많이 쉽게 접하실 수 있습니다.

큰 예로는 집의 조명, 길거리 가로등, 자동차 라이트 등으로 많이 접하셨을 것으로 생각합니다.

 

발광 다이오드의 기호는 다음과 같이 표현하며,

정류 다이오드와 같지만 빛이 표현되어 있는 차이가 존재합니다.

발광 다이오드 기호

또한, 발광 다이오드는 앞에서 공부하였던 다이오드와 사용 용도가 다르기 때문에

전압 전류 특성을 중요하지 않아서 언급하지 않지만,

역 방향으로 항복 전압 이상 인가시 소손되는 특징은 동일합니다. 

 

이렇게 다이오드의 종류 및 특징에 대하여 공부하였습니다.

다음 시간에는 다이오드의 데이터시트를 살펴보면서 다이오드를 선정하는데 주요 어떤 것을 보고 선정하는지 

공부하는 시간을 가지도록 하겠습니다.

지금까지 전력전자와 각종MCU를 공부하고 최종적으로 작품을 만드는 전자 장인 이었습니다

감사합니다