다이오드

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다이오드(diode)는 게르마늄이나 실리콘 으로 만들며 발광,정류(교류를 직류로 변환)특성 등을 지니는 반도체 소자를 말한다. 최초의 다이오드는 진공관으로 만들어졌다.

[편집] 반도체 다이오드

다이오드는 반도체의 p-n 접합에 바탕을 두고 있다. p-n 다이오드에서 전류는 p-type (anode) 면에서 n-type (cathode) 면으로만 흐를 수 있다.

반도체 다이오드의 전류-전압 특성 곡선은 p-n 접합의 소위 depletion layer(소모층) 의 행동에 의한 것으로 해석된다. p-n접합이 처음 생성되면, N영역의 자유영역 전자들이 정공이 많은 P영역으로 확산된다. 자유 전자들이 정공과 결합한 후에는 정공은 사라지며 전자들은 더 이상 자유롭지 못하게 된다. 따라서 두 속성의 전하 캐리어들(정공과 전자)이 모두 사라지고 p-n 접합 주변 지역은 마치 부도체인 것처럼 동작한다. 이를 재결합이라고 한다. 하지만 소모층의 크기에는 한계가 있고 얼마 후에는 재결합이 끝난다. 이 때 외부 전압을 다이오드 소모층에 생긴 built-in potential과 같은 극방향으로 걸어주면, 소모층은 계속해서 부도체처럼 동작하고 전류의 흐름을 막는다. 이와 반대로 built-in potential과 반대 극 방향으로 외부 전압을 걸어주면, 재결합을 다시 시작한다. 결국 p-n접합을 지나 상당한 양의 전류가 흐른다.

다이오드의 전류-전압 특성은 두 동작영역으로 나눠 설명할 수 있다. 다이오드 양단에 걸리는 potential의 차가 크지 않은 경우 소모층의 길이가 크다. 따라서 다이오드는 마치 전류의 흐름이 끊긴(opened) 회로처럼 동작한다. potential의 차가 커지면 다이오드의 전도성이 커지며 전하가 흐르기 시작한다. 이 때 다이오드는 마치 저항이 매우 작거나 없는 물질처럼 행동한다. 보통 다이오드 양단에 전류가 흐르면 전압이 일정하게 낮아진다. 실리콘 다이오드는 0.6-0.7볼트 정도이며, LED의 경우에는 1.4v 정도(종류와 전류의 양에 따라 달라짐)이다.

전류-전압 특성을 살펴보면, 역방향 바이어스 구역에서 다이오드를 통과하는 전류는 매우 적다. 하지만 PIV(역방향 한계 전압, peak-inverse-voltage)를 넘어서는 전압을 공급하면, 다이오드는 reverse breakdown을 일으켜 역방향으로 커다란 전류를 보내 장비가 망가진다. 제너 다이오드 같은 특별한 목적의 다이오드에 대해서는 PIV를 적용하지 않는 경우도 있다.