4. 반도체 다이오드(3: 다이오드 규격서, 제너다이오드)

4. 반도체 다이오드(3: 다이오드 규격서, 제너다이오드)

다이오드의 규격서에는 다음의 정보들이 제공된다.

1. 순방향 전압 \(V_{F}\)(지정된 전류와 온도에서)

2. 최대 순방향 전류 \(I_{F}\)(지정된 전압과 온도에서) 

3. 역포화 전류 \(I_{R}\)(지정된 전압과 온도에서)

4. PIV(Peak Inverse Voltage)[또는 PRV, V(BR)로 표시, BR: Breakdown(지정된 온도에서)]

5. 특정 온도에서 최대 소모전력

6. 커패시턴스 레벨

7. 역방향 회복시간 \(t_{rr}\)

8. 작동 온도 범위

전원용도: 최대전압, 전류, 전력소비가 중요(전깃줄)

신호용: 주파수 범위, 잡음레벨이 중요

(\(P_{D\max}=V_{D}I_{D}\), \(V_{D}<V_{\max}\), \(I_{D}<I_{\max}\))

스위치용: 작은 \(t_{rr}\)

A: 실리콘 고전압 다이오드는 특정한 역방향 바이어스 전류에서 최소의 역방향 바이어스 전압 \(125\text{V}\)를 갖는다.

B: 넓은 온도에서 동작(섭씨 온도로 표기). \(200^{\circ}\text{C}=392^{\circ}\text{F}\), \(-65^{\circ}\text{C}=-85^{\circ}\text{F}\)

C: 최대소비전력은 \(P_{D}=V_{D}I_{D}=500\text{mW}=0.5\text{W}\), 최대전력은 상온 이상에서 \(1^{\circ}\text{C}\)증가할 때마다 \(3.33\text{mW}\)만큼 감소(상온: \(25^{\circ}\text{C}\)).

D: 최대지속전류는 \(500\text{mA}\)[\((0.5\text{V},\,0.01\text{mA}),\,(0.65\text{V},\,1\text{mA}),\,(0.8\text{V},\,10\text{mA}),\,(0.9\text{V},\,100\text{mA})\)]

E: 데이터는 각각의 전류레벨에 따라서 \(V_{F}\)(순방향 바이어스 전압)의 범위를 제공한다.

F: 데이터는 고정된 온도에서 역방향 바이어스에 대해서 어떻게 역방향 전류가 증가하는지를 보여준다.

G: 역방향 바이어스 전압이 \(0\text{V}\)일 때, 테스트 주파수 \(1\text{MHz}\)에서 전이 커패시터는 \(5\text{pF}\)이다.

    역방향 바이어스 전압이 증가함에 따라 커패시터 크기에 커다란 변화가 있다.

H: 테스트 상황에서 역방향 회복시간은 \(3\mu\text{s}\)(빠른 시간은 아님). 저주파, 중간주파수 환경에서 사용한다.

고전압 다이오드의 단자 특성

다음은 반도체 다이오드의 기호이다.

(점 또는 띠 표시가 있는 쪽이 음극이다)

디지털 표시미터를 이용하여 다이오드의 전압을 측정한다.

저항계를 이용하여 바이어스 상태에 따른 전압을 표시한다.

커브 트레이서를 이용하여 다이오드의 특성곡선을 표시한다.

제너다이오드는 전압이 급격히 변하는(\(V_{Z}:\,1.8\text{V}\sim200\text{V}\)) 제너영역을 이용한 다이오드이다.

위의 오른쪽 그림에서 (a)는 제너다이오드, (b)는 일반 다이오드이다.

위의 그림은 제너다이오드의 등가회로와 특성곡선을 나타낸 것이다.

제너다이오드의 변수들과 전기적 특성곡선. 

(*제너다이오드의 제너전압은 온도에 아주 민감하다)

순방향 바이어스에서 캐리어들이 재결합하면 낮은 에너지 상태로 전이하게 되고, 이때의 에너지 차이는 열과 빛으로 방출된다. 이를 이용한 다이오드가 발광 다이오드(LED)이다.

Si, Ge에서 에너지 차이로 인한 빛의 양이 아주 작기 때문에 발광 다이오드의 재료로 GaAsP, GaP를 사용한다.

GaN: 파란색, 순방향전압은 \(5.0\text{V}\)

GaAsP: 빨간색(또는 주황색), 순방향전압은 \(1.8\text{V}\)(주황색일 때는 \(2.0\text{V}\))

GaP: 녹색, 순방향전압은 \(2.2\text{V}\)

참고자료:

Electronic Devices and Circuit Theory 11th edition, Boylestad, Nashelsky, Pearson