전자 설계에서 생산 및 수리에 이르기까지 다이오드는 여러 응용 분야에 광범위하게 사용됩니다. 이들은 다른 유형이며 특정 다이오드의 특성 및 사양에 따라 전류를 전달합니다. 이들은 주로 P-N 접합 다이오드, 감광성 다이오드, 제너 다이오드, 쇼트 키 다이오드, 버 랙터 다이오드입니다. 감광 다이오드에는 LED, 포토 다이오드 및 광전지가 포함됩니다. 이들 중 일부는이 기사에서 간략하게 설명합니다.

1. P-N 접합 다이오드

P-N 접합은 P 형 및 N 형 반도체 재료로 형성된 반도체 장치입니다. P 형은 정공 농도가 높고 N 형은 전자 농도가 높습니다. 정공 확산은 p 형에서 n 형으로, 전자 확산은 n 형에서 p 형으로 이루어집니다.

n 형 영역의 도너 이온은 자유 전자가 n 형에서 p 형으로 이동함에 따라 양전하를 띠게됩니다. 따라서 접합의 N 측에 양전하가 생성됩니다. 접합부를 가로 지르는 자유 전자는 정공을 채워 음의 수용체 이온이며, 접합부의 p 측에 형성된 음전하가 그림에 표시됩니다.

n 형 영역의 양이온과 p 형 영역의 음이온에 의해 형성된 전기장. 이 영역을 확산 영역이라고합니다. 전기장은 자유 캐리어를 빠르게 쓸어 내리므로이 영역에는 자유 캐리어가 고갈됩니다. 내장 잠재력 V_{와 함께}Ê가 접합부에 형성되어 있기 때문에 그림에 나와 있습니다.

P-N 접합 다이오드의 기능 다이어그램 :

P-N 접합 다이오드의 기능 다이어그램

P-N 접합의 순방향 특성 :

배터리의 양극 단자가 P 형에 연결되고 음극 단자가 N 형에 연결되면 P-N 접합의 순방향 바이어스라고합니다.

P-N 접합의 순방향 특성

이 외부 전압이 전위 장벽의 값 (실리콘의 경우 약 0.7V, Ge의 경우 0.3V)보다 커지면 전위 장벽이 교차되고 접합을 가로 지르는 전자의 이동으로 인해 전류가 흐르기 시작합니다.

P-N 접합 순방향 바이어스 특성

P-N 접합의 역 특성 :

다이오드의 n 부분에 양의 전압을, 다이오드의 p 부분에 음의 전압을 주면 역 바이어스 상태라고합니다.

P-N 접합 역 특성 회로

다이오드의 N 부분에 양의 전압이 주어지면 전자는 양의 전극으로 이동하고 음의 전압을 p 부분에 적용하면 정공이 음의 전극으로 이동합니다. 결과적으로 전자는 접합을 교차하여 접합의 반대쪽에있는 구멍과 결합하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 그 결과, 전위 장벽이 높은 높은 임피던스 경로를 갖는 공 핍층이 형성됩니다.

P-N 접합 역 바이어스 특성

“자이로 스코프는 무엇을합니까 ”

P-N 접합 다이오드의 응용 :

P-N 접합 다이오드는 2 단자 극성에 민감한 장치로, 다이오드는 순방향 바이어스 일 때 전도하고 다이오드는 역방향 바이어스 일 때 전도하지 않습니다. 이러한 특성으로 인해 P-N 접합 다이오드는 다음과 같은 많은 응용 분야에서 사용됩니다.

DC의 정류기 전원 공급
복조 회로
네트워크 클리핑 및 클램핑

2. 포토 다이오드

포토 다이오드는 입사광 에너지에 비례하여 전류를 생성하는 다이오드의 일종입니다. 보안 시스템, 컨베이어, 자동 스위칭 시스템 등에 적용되는 광-전압 / 전류 변환기입니다. 포토 다이오드는 구조에서 LED와 유사하지만 p-n 접합은 빛에 매우 민감합니다. p-n 접합은 노출되거나 P-N 접합으로 빛을 입력하기 위해 창과 함께 포장 될 수 있습니다. 순방향 바이어스 상태에서는 전류가 양극에서 음극으로 흐르고 역 바이어스 상태에서는 광전류가 역방향으로 흐릅니다. 대부분의 경우 포토 다이오드의 패키징은 양극 및 음극 리드가 케이스에서 돌출 된 LED와 유사합니다.

“12v 배터리 충전기 회로도 ”

포토 다이오드

포토 다이오드에는 PN 및 PIN 포토 다이오드의 두 종류가 있습니다. 차이점은 성능에 있습니다. PIN 포토 다이오드는 고유 레이어를 가지고 있으므로 역 바이어스되어야합니다. 역 바이어스의 결과로 공핍 영역의 폭이 증가하고 pn 접합의 커패시턴스가 감소합니다. 이것은 공핍 영역에서 더 많은 전자와 정공의 생성을 허용합니다. 그러나 역 바이어스의 한 가지 단점은 S / N 비율을 감소시킬 수있는 잡음 전류를 생성한다는 것입니다. 따라서 역방향 바이어 싱은 더 높은 대역폭 . PN 포토 다이오드는 작동이 편향되지 않기 때문에 저조도 애플리케이션에 이상적입니다.

광 다이오드는 광전지 모드와 광전도 모드라는 두 가지 모드로 작동합니다. 광전지 모드 (제로 바이어스 모드라고도 함)에서는 장치의 광전류가 제한되고 전압이 축적됩니다. 포토 다이오드는 이제 순방향 바이어스 상태에 있으며 '암전류'가 p-n 접합을 통해 흐르기 시작합니다. 이 암전류의 흐름은 광전류의 방향과 반대로 발생합니다. 암전류는 빛이 없을 때 생성됩니다. 암전류는 배경 복사에 의해 유도 된 광전류와 장치의 포화 전류입니다.

광전도 모드는 광 다이오드가 역 바이어스 될 때 발생합니다. 그 결과 공 핍층의 폭이 증가하여 p-n 접합의 커패시턴스가 감소합니다. 이것은 다이오드의 응답 시간을 증가시킵니다. 응답 성은 생성 된 광전류와 입사광 에너지의 비율입니다. 광전도 모드에서 다이오드는 방향을 따라 포화 전류 또는 역전 류라고하는 작은 전류 만 생성합니다. 이 조건에서 광전류는 동일하게 유지됩니다. 광전류는 항상 발광에 비례합니다. 광전도 모드는 광전지 모드보다 빠르지 만 광전도 모드에서는 전자 노이즈가 더 높습니다. 실리콘 기반 포토 다이오드는 게르마늄 기반 포토 다이오드보다 더 적은 노이즈를 생성합니다. 실리콘 포토 다이오드는 밴드 갭이 더 크기 때문입니다.

3. 제너 다이오드

제너 다이오드는 정류 다이오드와 유사하게 순방향으로 전류가 흐르도록 허용하는 다이오드의 일종이지만, 동시에 전압이 제너의 항복 값 이상일 때도 전류의 역류를 허용 할 수 있습니다. 이것은 일반적으로 Zener의 정격 전압보다 1 ~ 2V 높으며 Zener 전압 또는 Avalanche 포인트로 알려져 있습니다. Zener는 다이오드의 전기적 특성을 발견 한 Clarence Zener의 이름을 따서 명명되었습니다. 제너 다이오드는 전압 조정에서 응용 분야를 찾고 전압 변동으로부터 반도체 장치를 보호합니다. 제너 다이오드는 전압 레퍼런스 및 회로 전체의 전압을 조절하기위한 션트 레귤레이터로 널리 사용됩니다.

제너 다이오드는 역 바이어스 모드에서 p-n 접합을 사용하여 제너 효과를 제공합니다. 제너 효과 또는 제너 고장 중에 제너는 제너 전압으로 알려진 일정한 값에 가까운 전압을 유지합니다. 기존 다이오드도 역 바이어스 특성을 가지고 있지만 역 바이어스 전압을 초과하면 다이오드가 고전류에 노출되어 손상됩니다. 반면 제너 다이오드는 제너 전압이라고하는 감소 된 항복 전압을 갖도록 특별히 설계되었습니다. 제너 다이오드는 또한 제어 된 항복 특성을 나타내며 전류가 제너 다이오드 양단의 전압을 항복 전압에 가깝게 유지하도록합니다. 예를 들어, 10V 제너는 광범위한 역전 류에서 10V를 떨어 뜨립니다.

제너 기호 제너 다이오드가 역방향으로 바이어스되면 p-n 접합은 눈사태 고장을 경험하고 제너는 역방향으로 전도합니다. 적용된 전기장의 영향으로 원자가 전자가 가속되어 다른 전자를 노크하고 방출합니다. 이것은 눈사태 효과로 끝납니다. 이것이 발생하면 전압의 작은 변화로 큰 전류 흐름이 발생합니다. 제너 분해는인가 된 전기장과 전압이인가되는 층의 두께에 따라 달라집니다.

제너 분해 제너 다이오드는 제너를 통과하는 전류 흐름을 제한하기 위해 직렬로 연결된 전류 제한 저항을 필요로합니다. 일반적으로 제너 전류는 5mA로 고정됩니다. 예를 들어, 10V 제너를 12V 공급과 함께 사용하는 경우 400 Ohms (가까운 값은 470 Ohms)는 제너 전류를 5mA로 유지하는 데 이상적입니다. 공급이 12V이면 제너 다이오드에 10V가 있고 저항에 2V가 있습니다. 400 옴 저항에 2V가 흐르면 저항과 제너를 통과하는 전류는 5mA가됩니다. 따라서 일반적으로 220 Ohms ~ 1K 저항은 공급 전압에 따라 Zener와 직렬로 사용됩니다. 제너를 통과하는 전류가 불충분하면 출력이 조정되지 않고 공칭 항복 전압보다 낮아집니다.