[전자회로, 전원회로] 다이오드의 종류와 개념 및 특징

다이오드란?

다이오드란 전류를 한쪽 방향으로 흐르게 하는 특징을 갖는 반도체 소자입니다. 전자회로를 배울때 가장 기본이 되는 부분이고 이 특성을 이용하여 반도체를 만들기도 하죠. 다이오드에는 수많은 종류가 있는데 하나하나씩 살펴보도록 하겠습니다.

 

먼저 PN다이오드입니다. PN다이오드는 전압을 걸어주는 방향에 따라 순방향과 역방향으로 나뉩니다

다이오드

1) 순방향 바이어스(Forward bias)

- P형에 +전압, N형에 -전압을 걸어주는 다이오드입니다. 작은 저항을 가지며 이 경우 전류가 잘 흐르게 됩니다.

2) 역방향 바이어스(Reverse bias)

- 순방향과 정 반대입니다. P형에 -전압, N형에 +전압을 걸어줍니다. 이 경우 저항이 크고 전류가 잘 흐르지 않아 부도체가 됩니다.

 

두번째는 특수 목적용 다이오드입니다. 몇 가지 외에 자세하게는 몰라도 되지만 나중에 여러분이 연구하게 된다면 모두 다 응용 가능한 종류이니 한번 알아보도록 합시다.

다이오드 기호

다음은 특수목적용 다이오드입니다. PN다이오드를 응용해서 만들었다고 보면 되겠습니다.

 

1. 제너 다이오드(Zener diode)

 역전압의 한정된 범위에서 역방향 전류가 급격히 증가하는데, 이러한 항복특성을 이용한 것이 제너다이오드입니다. 다이오드에 흐르는 역뱡향 전류가 어느정도 변화해도 다이오드의 전압은 거의 일정하게 유지되기 때문에 전압을 일정하게 유지되는 정전압 소자로 사용됩니다.

 

2. 터널 다이오드(Tunnel diode)

 도핑농도가 매우 큰 반도체로 PN접합을 만들면 공핍층이 매우 얇아져서 터널 효과로 인해 전자과 관통해서 흐르는 터널링 현상이 발생하게 됩니다. 이 때 역방향 방이어스로 엄청난 전류가 흘러 순방향 바이어스에서 부성 저항 특성이 나타나게 됩니다. 증폭이나 발진이 가능하고, 스위칭 속도가 매우 빨라서 마이크로파의 주파수 영역에서 사용되는 반도체입니다.

 

3. 포토 다이오드(Photo diode)

 광자를 이용한 다이오드입니다. 광 신호를 전기신호로 바꾸어주는 역할을 합니다. 입사된 빛의 세기에 따라 역포화 전류가 비례하게 되는 특징을 갖습니다.

 

4. 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)

 LED는 순방향으로 전압을 가했을 때 빛을 내는 소자입니다. 전계발광원리를 이용하며 수명이 길다는 장점이 있습니다.

 

5. 실리콘 제어 정류기(SCR, Sillicon Controlled Rectifier)

 PN접합을 두개 붙여서 만든 반도체 소자입니다. PN접합 사이에 게이트 단자를 달아서 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 단방향성 소자입니다.

 

6. 배리스터(Varister)

 전압의 인가에 따라 매우 큰 저항값 변화를 나타내는 저항기입니다. 저항값이 전압에 의해 비선형적으로 변화하는 소자로, 저항은 전압과 반비례하는 모습을 보입니다.

 

PN다이오드의 개념에 대해 숙지하는 것이 기본으로 보여집니다. 전부다 물리전자부터 시작한 PN접합의 특성을 이용한 다이오드이기 때문에, 그리고 앞으로 이어질 내용도 이를 응용할 부분들이 많기에 물리전자 부분 학습이 필수적입니다.