다이오드란?
내용
다이오드는 XNUMX단자 전자 부품으로, 흐름을 제한 전류를 한 방향으로 흐르게 하고 반대 방향으로 자유롭게 흐르게 합니다. 그것은 전자 회로에서 많이 사용되며 정류기, 인버터 및 발전기를 만드는 데 사용할 수 있습니다.
이 기사에서 우리는 시선 다이오드란 무엇이며 어떻게 작동합니까? 또한 전자 회로에서 일반적으로 사용되는 몇 가지를 살펴보겠습니다. 시작하겠습니다!
다이오드는 어떻게 작동합니까?
다이오드는 전자 장치입니다. 그것은 수 있습니다 전류는 한 방향으로 흘러야 합니다. 그들은 일반적으로 전기 회로에서 발견됩니다. N형 또는 P형일 수 있는 반도체 재료를 기반으로 작동합니다. 다이오드가 N형이라면 다이오드의 화살표 방향과 같은 방향으로 전압을 가했을 때만 전류가 흐르고, P형 다이오드는 화살표의 반대 방향으로 전압을 가했을 때에만 전류가 흐른다.
반도체 재료는 전류를 흐르게 하여고갈 구역', 이것은 전자가 금지된 영역입니다. 전압이 인가된 후 공핍 영역은 다이오드의 양쪽 끝에 도달하고 전류가 흐르게 합니다. 이 과정을 "순방향 바이어스".
에 전압을 가하면 반대로 반도체 재료, 역 바이어스. 이로 인해 공핍 영역이 터미널의 한쪽 끝에서만 확장되어 전류가 흐르지 않습니다. 이는 P형 반도체에 화살표와 같은 경로로 전압을 가하면 전자가 화살표 방향과 반대 방향으로 이동하기 때문에 P형 반도체는 N형처럼 행동하기 때문이다.
다이오드는 무엇에 사용됩니까?
다이오드는 다음을 위해 사용됩니다. 전환하다 직류를 교류로, 전하의 역전도를 차단합니다. 이 주요 구성 요소는 조광기, 전기 모터 및 태양열 패널에서도 찾을 수 있습니다.
다이오드는 컴퓨터에서 다음을 위해 사용됩니다. 안전 전원 서지로 인한 손상으로부터 컴퓨터 전자 부품. 기계에 필요한 전압을 초과하여 전압을 줄이거나 차단합니다. 또한 컴퓨터의 전력 소비를 줄여 전력을 절약하고 장치 내부에서 발생하는 열을 줄입니다. 다이오드는 오븐, 식기세척기, 전자레인지, 세탁기와 같은 고급 가전제품에 사용됩니다. 보호하기 위해 이러한 장치에 사용됩니다. 손상 정전으로 인한 전력 서지로 인해.
다이오드의 적용
- 보정
- 스위치처럼
- 소스 절연 회로
- 기준 전압으로
- 주파수 믹서
- 역전류 보호
- 역극성 보호
- 서지 보호
- AM 포락선 검출기 또는 복조기(다이오드 검출기)
- 빛의 근원처럼
- 포지티브 온도 센서 회로에서
- 광 센서 회로에서
- 태양 전지 또는 광전지
- 클리퍼처럼
- 리테이너처럼
다이오드의 역사
"다이오드"라는 단어는 Греческий "diodous" 또는 "diodos"라는 단어. 다이오드의 목적은 전기가 한 방향으로만 흐르도록 하는 것입니다. 다이오드는 전자 밸브라고도 합니다.
발견 헨리 조셉 라운드 1884년 전기 실험을 통해 이 실험은 내부에 양쪽 끝에 금속 전극이 있는 진공 유리관을 사용하여 수행되었습니다. 음극에는 양전하가 있는 판이 있고 양극에는 음전하가 있는 판이 있습니다. 전류가 튜브를 통과하면 불이 들어와 에너지가 회로를 통해 흐르고 있음을 나타냅니다.
다이오드를 발명한 사람
최초의 반도체 다이오드는 John A. Fleming이 1906년에 발명했지만 1907년에 독립적으로 장치를 발명한 사람은 William Henry Price와 Arthur Schuster입니다.
다이오드 유형
- 소신호 다이오드
- 큰 신호 다이오드
- 스태빌리트론
- 발광 다이오드(LED)
- DC 다이오드
- 쇼트키 다이오드
- 쇼클리 다이오드
- 스텝 복구 다이오드
- 터널 다이오드
- 버랙터 다이오드
- 레이저 다이오드
- 과도 억제 다이오드
- 금 도핑 다이오드
- 슈퍼 배리어 다이오드
- 펠티에 다이오드
- 크리스탈 다이오드
- 눈사태 다이오드
- 실리콘 제어 정류기
- 진공 다이오드
- PIN 다이오드
- 연락처
- 다이오드 한나
소신호 다이오드
소신호 다이오드는 스위칭 능력이 빠르고 전도 전압 강하가 낮은 반도체 장치입니다. 정전기 방전으로 인한 손상으로부터 높은 수준의 보호를 제공합니다.
큰 신호 다이오드
대신호 다이오드는 소신호 다이오드보다 높은 전력 레벨로 신호를 전송하는 일종의 다이오드입니다. 큰 신호 다이오드는 일반적으로 AC를 DC로 변환하는 데 사용됩니다. 대신호 다이오드는 전력 손실 없이 신호를 전송하며 전해 커패시터보다 저렴합니다.
디커플링 커패시터는 종종 대신호 다이오드와 함께 사용됩니다. 이 장치의 사용은 회로의 과도 응답 시간에 영향을 미칩니다. 디커플링 커패시터는 임피던스 변화로 인한 전압 변동을 제한하는 데 도움이 됩니다.
스태빌리트론
제너 다이오드는 직접적인 전압 강하 바로 아래 영역에서만 전기를 전도하는 특수 유형입니다. 이것은 제너 다이오드의 한 단자에 전원이 공급되면 전류가 다른 단자에서 전원이 공급된 단자로 이동할 수 있음을 의미합니다. 이 장치를 올바르게 사용하고 접지하는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 회로가 영구적으로 손상될 수 있습니다. 이 장치는 습한 환경에 놓이면 고장날 수 있으므로 실외에서 사용하는 것도 중요합니다.
제너 다이오드에 충분한 전류가 흐르면 전압 강하가 발생합니다. 이 전압이 기계의 항복 전압에 도달하거나 초과하면 한쪽 단자에서 전류가 흐르게 됩니다.
발광 다이오드(LED)
발광 다이오드(LED)는 충분한 양의 전류가 통과할 때 빛을 방출하는 반도체 재료로 만들어집니다. LED의 가장 중요한 특성 중 하나는 전기 에너지를 매우 효율적으로 광학 에너지로 변환한다는 것입니다. LED는 컴퓨터, 시계, 라디오, 텔레비전 등과 같은 전자 장치의 대상을 나타내는 표시등으로도 사용됩니다.
LED는 마이크로칩 기술 발전의 대표적인 예이며 조명 분야에 큰 변화를 가져왔습니다. LED는 적어도 XNUMX개의 반도체 층을 사용하여 빛을 생성하고, 하나의 pn 접합은 캐리어(전자 및 정공)를 생성한 다음 한쪽에서 정공을 캡처하고 다른 쪽에서 전자를 캡처하는 "장벽" 레이어의 반대쪽으로 보내집니다. . 포획된 캐리어의 에너지는 전자발광으로 알려진 "공명"에서 재결합합니다.
LED는 빛과 함께 열을 거의 방출하지 않기 때문에 효율적인 조명 유형으로 간주됩니다. 최대 60배 더 오래 사용할 수 있는 백열등보다 수명이 더 길고 광 출력이 더 높으며 기존 형광등보다 독성 방출이 적습니다.
LED의 가장 큰 장점은 LED 유형에 따라 작동하는 데 매우 적은 전력이 필요하다는 사실입니다. 이제 LED를 태양 전지에서 배터리, 심지어 교류(AC)에 이르는 전원 공급 장치와 함께 사용할 수 있습니다.
LED에는 여러 가지 유형이 있으며 빨간색, 주황색, 노란색, 녹색, 파란색, 흰색 등 다양한 색상이 있습니다. 오늘날 LED는 기존 광원과 거의 동일한 와트당 10~100루멘(lm/W)의 광속을 제공합니다.
DC 다이오드
정전류 다이오드 또는 CCD는 전원 공급 장치용 전압 조정기 다이오드의 일종입니다. CCD의 주요 기능은 부하가 변할 때 변동을 줄여 출력 전력 손실을 줄이고 전압 안정화를 개선하는 것입니다. CCD는 또한 DC 입력 전력 레벨을 조정하고 출력 레일에서 DC 레벨을 제어하는 데 사용할 수 있습니다.
쇼트키 다이오드
쇼트키 다이오드는 핫 캐리어 다이오드라고도 합니다.
쇼트키 다이오드는 1926년 Walter Schottky 박사에 의해 발명되었습니다. 쇼트키 다이오드의 발명으로 LED(발광 다이오드)를 신뢰할 수 있는 신호 소스로 사용할 수 있게 되었습니다.
다이오드는 고주파 회로에 사용될 때 매우 유익한 효과가 있습니다. Schottky 다이오드는 주로 세 가지 구성 요소로 구성됩니다. P, N 및 금속-반도체 접합. 이 장치의 설계는 고체 반도체 내부에 급격한 전이가 형성되도록 설계되었습니다. 이를 통해 캐리어가 반도체에서 금속으로 전환할 수 있습니다. 결과적으로 이것은 순방향 전압을 줄이는 데 도움이 되며, 결과적으로 전력 손실을 줄이고 쇼트키 다이오드를 사용하는 장치의 스위칭 속도를 매우 크게 증가시킵니다.
쇼클리 다이오드
Shockley 다이오드는 비대칭 전극 배열을 가진 반도체 장치입니다. 다이오드는 한 방향으로 전류를 전도하며 극성이 반대이면 훨씬 적습니다. 외부 전압이 Shockley 다이오드에 걸쳐 유지되면 인가된 전압이 증가함에 따라 모든 전자가 정공과 재결합함에 따라 감지할 수 있는 전류가 없는 "차단 전압" 지점까지 점진적으로 순방향 바이어스됩니다. . 전류-전압 특성의 그래픽 표현에서 컷오프 전압 너머에는 음의 저항 영역이 있습니다. Shockley는 이 범위에서 음의 저항 값을 가진 증폭기 역할을 합니다.
Shockley의 작업은 영역으로 알려진 세 부분으로 분해하여 가장 잘 이해할 수 있습니다. 아래에서 위로 역방향의 전류는 각각 0, 1 및 2입니다.
영역 1에서 순방향 바이어스를 위해 양의 전압이 인가되면 전자가 p형 물질에서 n형 반도체로 확산되고 여기서 다수 캐리어의 교체로 인해 "공핍 영역"이 형성됩니다. 공핍 영역은 전압이 가해질 때 전하 캐리어가 제거되는 영역입니다. pn 접합 주변의 공핍 영역은 전류가 단방향 장치의 전면을 통해 흐르는 것을 방지합니다.
전자가 p형 측에서 n측으로 진입하면 정공 전류 경로가 차단될 때까지 아래에서 위로 전이하는 과정에서 "공핍 영역"이 형성됩니다. 위에서 아래로 이동하는 정공은 아래에서 위로 이동하는 전자와 재결합합니다. 즉, 전도대의 고갈 영역과 원자가 대역 사이에 "재결합 영역"이 나타나서 Shockley 다이오드를 통한 주 캐리어의 추가 흐름을 방지합니다.
전류 흐름은 이제 소수 캐리어인 단일 캐리어, 즉 n형 반도체의 경우 전자와 p형 물질의 경우 정공에 의해 제어됩니다. 따라서 여기에서 전류의 흐름은 다수 캐리어(정공 및 전자)에 의해 제어되며 전류의 흐름은 전도하기에 충분한 자유 캐리어가 있는 한 인가된 전압과 무관하다고 말할 수 있습니다.
영역 2에서는 공핍 영역에서 방출된 전자가 다른 쪽의 정공과 재결합하여 새로운 다수 캐리어(n형 반도체용 p형 물질의 전자)를 생성합니다. 이러한 정공이 공핍 영역에 들어가면 Shockley 다이오드를 통해 전류 경로를 완료합니다.
영역 3에서 역방향 바이어스를 위해 외부 전압이 인가되면 공간 전하 영역 또는 공핍 영역이 접합부에 나타나며 다수 및 소수 캐리어로 구성됩니다. 전자-정공 쌍은 전자-정공 쌍을 가로지르는 전압의 적용으로 인해 분리되어 Shockley를 통해 드리프트 전류가 발생합니다. 이로 인해 Shockley 다이오드를 통해 소량의 전류가 흐릅니다.
스텝 복구 다이오드
스텝 복구 다이오드(SRD)는 양극과 음극 사이에 고정되고 무조건적으로 안정적인 전도 상태를 제공할 수 있는 반도체 장치입니다. 오프 상태에서 온 상태로의 전환은 음의 전압 펄스에 의해 발생할 수 있습니다. 켜져 있으면 SRD는 완벽한 다이오드처럼 작동합니다. 꺼져 있을 때 SRD는 주로 약간의 누설 전류가 있는 비전도성이지만 일반적으로 대부분의 애플리케이션에서 상당한 전력 손실을 일으키기에 충분하지 않습니다.
아래 그림은 두 가지 유형의 SRD에 대한 단계 복구 파형을 보여줍니다. 위쪽 곡선은 빠른 복구 유형을 나타내며 오프 상태로 전환될 때 많은 양의 빛을 방출합니다. 대조적으로, 아래쪽 곡선은 고속 작동에 최적화된 초고속 복구 다이오드를 나타내며 온-오프 전환 중에 무시할 수 있는 가시광선만 나타냅니다.
SRD를 켜려면 애노드 전압이 기계 임계 전압(VT)을 초과해야 합니다. 양극 전위가 음극 전위보다 작거나 같으면 SRD가 꺼집니다.
터널 다이오드
터널 다이오드는 반도체의 두 조각을 취하고 다른 쪽이 바깥을 향하도록 한 조각을 결합하는 양자 공학의 한 형태입니다. 터널 다이오드는 전자가 반도체 주변이 아니라 반도체를 통해 흐른다는 점에서 독특합니다. 이것은 이러한 유형의 기술이 매우 독특한 주된 이유 중 하나입니다. 왜냐하면 지금까지 다른 어떤 형태의 전자 수송도 이러한 위업을 달성할 수 없었기 때문입니다. 터널 다이오드가 인기 있는 이유 중 하나는 다른 형태의 양자 공학보다 공간을 덜 차지하고 많은 분야의 많은 응용 분야에서 사용할 수 있기 때문입니다.
버랙터 다이오드
버랙터 다이오드는 전압 조정 가변 용량에 사용되는 반도체입니다. 버랙터 다이오드에는 PN 접합의 양극 측과 PN 접합의 음극 측에 하나씩 두 개의 연결이 있습니다. 버랙터에 전압을 가하면 공핍층의 폭을 변경하는 전기장이 형성됩니다. 이것은 커패시턴스를 효과적으로 변경합니다.
레이저 다이오드
레이저 다이오드는 레이저 광이라고도 하는 간섭성 광을 방출하는 반도체입니다. 레이저 다이오드는 발산이 적은 지향성 평행 광선을 방출합니다. 이것은 방출된 빛이 매우 발산하는 기존 LED와 같은 다른 광원과 대조됩니다.
레이저 다이오드는 광학 스토리지, 레이저 프린터, 바코드 스캐너 및 광섬유 통신에 사용됩니다.
과도 억제 다이오드
과도 전압 억제(TVS) 다이오드는 전압 서지 및 기타 유형의 과도 현상으로부터 보호하도록 설계된 다이오드입니다. 또한 고전압 과도 현상이 칩의 전자 장치에 들어가는 것을 방지하기 위해 전압과 전류를 분리할 수 있습니다. TVS 다이오드는 정상 작동 중에는 작동하지 않지만 과도 상태에서만 작동합니다. 전기적 과도 상태 동안 TVS 다이오드는 빠른 dv/dt 스파이크와 큰 dv/dt 피크 모두에서 작동할 수 있습니다. 이 장치는 일반적으로 고속 스위칭 신호를 처리하는 마이크로프로세서 회로의 입력 회로에서 발견됩니다.
금 도핑 다이오드
금 다이오드는 커패시터, 정류기 및 기타 장치에서 찾을 수 있습니다. 이러한 다이오드는 전기를 전도하는 데 많은 전압이 필요하지 않기 때문에 전자 산업에서 주로 사용됩니다. 금으로 도핑된 다이오드는 p형 또는 n형 반도체 재료로 만들 수 있습니다. 금 도핑 다이오드는 특히 n형 다이오드에서 고온에서 전기를 보다 효율적으로 전도합니다.
금 원자는 너무 커서 반도체 결정 내부에 쉽게 들어갈 수 없기 때문에 금은 반도체 도핑에 이상적인 재료가 아닙니다. 이것은 일반적으로 금이 반도체로 잘 확산되지 않는다는 것을 의미합니다. 확산될 수 있도록 금 원자의 크기를 늘리는 한 가지 방법은 은이나 인듐을 추가하는 것입니다. 반도체를 금으로 도핑하는 데 사용되는 가장 일반적인 방법은 반도체 결정 내에서 금과 은의 합금을 생성하는 데 도움이 되는 수소화붕소나트륨을 사용하는 것입니다.
금으로 도핑된 다이오드는 일반적으로 고주파 전력 애플리케이션에 사용됩니다. 이 다이오드는 다이오드 내부 저항의 역기전력에서 에너지를 회수하여 전압과 전류를 줄이는 데 도움이 됩니다. 금 도핑 다이오드는 저항 네트워크, 레이저 및 터널 다이오드와 같은 기계에 사용됩니다.
슈퍼 배리어 다이오드
슈퍼 배리어 다이오드는 고전압 애플리케이션에 사용할 수 있는 다이오드 유형입니다. 이 다이오드는 고주파수에서 순방향 전압이 낮습니다.
슈퍼 배리어 다이오드는 광범위한 주파수 및 전압에서 작동할 수 있으므로 매우 다재다능한 유형의 다이오드입니다. 이들은 주로 배전 시스템, 정류기, 모터 드라이브 인버터 및 전원 공급 장치의 전원 스위칭 회로에 사용됩니다.
수퍼베리어 다이오드는 주로 구리가 첨가된 이산화규소로 구성됩니다. 슈퍼배리어 다이오드에는 평면 게르마늄 슈퍼배리어 다이오드, 접합 슈퍼배리어 다이오드 및 절연 슈퍼배리어 다이오드를 비롯한 여러 가지 설계 옵션이 있습니다.
펠티에 다이오드
Peltier 다이오드는 반도체입니다. 열 에너지에 반응하여 전류를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 이 장치는 아직 새롭고 완전히 이해되지 않았지만 열을 전기로 변환하는 데 유용할 것 같습니다. 이것은 온수기 또는 자동차에서도 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 일반적으로 낭비되는 에너지인 내연 기관에서 생성된 열을 사용할 수 있습니다. 또한 엔진이 많은 전력을 생산할 필요가 없기 때문에(따라서 연료 사용량이 적음) 대신 Peltier 다이오드가 폐열을 전력으로 변환하므로 엔진이 더 효율적으로 작동할 수 있습니다.
크리스탈 다이오드
수정 다이오드는 일반적으로 협대역 필터링, 발진기 또는 전압 제어 증폭기에 사용됩니다. 크리스탈 다이오드는 압전 효과의 특별한 응용으로 간주됩니다. 이 프로세스는 고유한 속성을 사용하여 전압 및 전류 신호를 생성하는 데 도움이 됩니다. 수정 다이오드는 일반적으로 증폭 또는 기타 특수 기능을 제공하는 다른 회로와 결합됩니다.
눈사태 다이오드
애벌랜치 다이오드는 전도대에서 가전자대까지 단일 전자로부터 애벌런치를 발생시키는 반도체이다. 고전압 DC 전원 회로의 정류기, 적외선 감지기 및 자외선용 광전지 장치로 사용됩니다. 눈사태 효과는 다이오드 양단의 순방향 전압 강하를 증가시켜 항복 전압보다 훨씬 작게 만들 수 있습니다.
실리콘 제어 정류기
실리콘 제어 정류기(SCR)는 XNUMX단자 사이리스터입니다. 전원을 제어하기 위해 전자레인지의 스위치처럼 작동하도록 설계되었습니다. 게이트 출력 설정에 따라 전류나 전압 또는 둘 다에 의해 트리거될 수 있습니다. 게이트 핀이 음수이면 SCR을 통해 전류가 흐르고 양수이면 SCR을 통해 전류가 흐르지 않습니다. 게이트 핀의 위치에 따라 전류가 흐르거나 차단될 때 결정됩니다.
진공 다이오드
진공 다이오드는 다른 유형의 다이오드이지만 다른 유형과 달리 전류를 조절하기 위해 진공관에 사용됩니다. 진공 다이오드는 전류가 일정한 전압으로 흐르도록 하지만 전압을 변경하는 제어 그리드도 있습니다. 제어 그리드의 전압에 따라 진공 다이오드는 전류를 허용하거나 중지합니다. 진공 다이오드는 라디오 수신기 및 송신기에서 증폭기 및 발진기로 사용됩니다. 또한 전기 장치에서 사용하기 위해 AC를 DC로 변환하는 정류기 역할을 합니다.
PIN 다이오드
PIN 다이오드는 pn 접합 다이오드의 일종입니다. 일반적으로 핀은 전압을 가하면 저항이 낮아지는 반도체이다. 이 낮은 저항은 적용된 전압이 증가함에 따라 증가합니다. PIN 코드에는 전도성이 되기 전에 임계 전압이 있습니다. 따라서 음의 전압이 인가되지 않으면 다이오드는 이 값에 도달할 때까지 전류를 통과시키지 않습니다. 금속을 통해 흐르는 전류의 양은 두 단자 사이의 전위차 또는 전압에 따라 달라지며 한 단자에서 다른 단자로 누설되지 않습니다.
점 접촉 다이오드
포인트 다이오드는 RF 신호를 개선할 수 있는 단방향 소자입니다. Point-Contact는 non-junction 트랜지스터라고도 합니다. 반도체 재료에 연결된 두 개의 와이어로 구성됩니다. 이 와이어가 닿으면 전자가 교차할 수 있는 "핀치 포인트"가 생성됩니다. 이러한 유형의 다이오드는 특히 AM 라디오 및 기타 장치에서 사용되어 RF 신호를 감지할 수 있습니다.
다이오드 한나
건 다이오드는 장벽 높이가 비대칭인 두 개의 역병렬 pn 접합으로 구성된 다이오드입니다. 이것은 전류가 여전히 역방향으로 흐르는 동안 순방향으로 전자의 흐름을 강력하게 억제하는 결과를 낳습니다.
이러한 장치는 일반적으로 마이크로파 발생기로 사용됩니다. 그들은 1959년경 영국 왕립 우체국의 J. B. Gann과 A. S. Newell에 의해 발명되었으며, 여기서 이름이 유래되었습니다. 에디슨 커뮤니케이션 연구소에서). Bell Laboratories에서 반도체 장치를 연구했습니다.
건다이오드의 첫 번째 대규모 적용은 1965년경에 사용되기 시작한 영국 군용 UHF 무선 장비의 XNUMX세대였습니다. 군용 AM 라디오도 Gunn 다이오드를 광범위하게 사용했습니다.
건다이오드의 특징은 전류가 기존 실리콘 다이오드의 10~20%에 불과하다는 점이다. 또한 다이오드 양단의 전압 강하는 기존 다이오드보다 약 25배 적으며 일반적으로 실온에서 0mV입니다.
비디오 튜토리얼
결론
다이오드가 무엇인지 배웠기를 바랍니다. 이 놀라운 구성 요소의 작동 방식에 대해 자세히 알아보려면 다이오드 페이지에서 기사를 확인하십시오. 이번 시간에도 배운 모든 것을 적용해 보리라 믿습니다.
