다이오드의 특징은 무엇인가요

다이오드의 특징은 무엇인가요?

다이오드 정의

우리는 반도체 재료(Si, Ge)를 사용하여 다양한 전자 기기를 형성합니다. 가장 기본적인 기기는 다이오드입니다. 다이오드는 2단자 PN 접합 장치입니다. PN 접합은 P형 재료와 N형 재료를 접촉시켜 형성됩니다. P형 재료와 N형 재료가 접촉하면 전자와 구멍이 접합 부근에서 재결합하기 시작합니다. 이로 인해 접합부에는 전하 운반자가 부족하게 되어 이를 소진 영역이라고 합니다. PN 접합 단자에 전압을 가할 때 이를 다이오드라고 합니다. 아래 그림은 PN 접합 다이오드의 기호를 보여줍니다.

다이오드는 편향 방식에 따라 한 방향으로만 전류가 흐르게 하는 일방향 장치입니다.

정방향 편향

P 단자가 배터리의 양극과 연결되고 N 단자가 음극과 연결되면 다이오드는 정방향 편향 상태가 됩니다.

정방향 편향에서는 배터리의 양극이 P 영역의 구멍을 밀어내고 음극이 N 영역의 전자를 밀어내 접합부로 이동시킵니다. 이로 인해 접합부 근처의 전하 운반자 농도가 증가하여 재결합이 발생하고 소진 영역의 폭이 줄어듭니다. 정방향 편향 전압이 증가할수록 소진 영역의 폭이 더 좁아지고 전류는 지수적으로 증가합니다.

역방향 편향

역방향 편향에서는 P 단자가 배터리의 음극과 연결되고 N 단자가 양극과 연결됩니다. 따라서 적용된 전압은 N 측이 P 측보다 더 양전하를 가지게 합니다.

배터리의 음극은 P 영역의 주요 전하 운반자인 구멍을 끌어당기고 양극은 N 영역의 전자를 끌어당겨 접합부로부터 멀리 떨어뜨립니다. 이로 인해 접합부 근처의 전하 운반자 농도가 감소하고 소진 영역의 폭이 증가합니다. 소수 전하 운반자로 인한 작은 양의 전류, 즉 역방향 편향 전류 또는 누설 전류가 흐릅니다. 역방향 편향 전압이 증가할수록 소진 영역의 폭은 계속 증가하여 전류가 흐르지 않습니다. 결론적으로 다이오드는 정방향 편향일 때만 작동합니다. 다이오드의 동작은 I-V 다이오드 특성 그래프로 요약될 수 있습니다.

역방향 편향 전압이 더 증가하면 소진 영역의 폭이 증가하며, 접합부가 파괴되는 점이 옵니다. 이로 인해 큰 양의 전류가 흐릅니다. 파괴는 다이오드 특성 곡선의 무릎 부분입니다. 접합부 파괴는 두 가지 현상으로 인해 발생합니다.

아발란슈 파괴

높은 역방향 전압에서 소수 전하 운반자가 충분한 에너지를 얻어 결합에서 전자를 탈출시키면 큰 양의 전류가 흐르게 됩니다.

젠너 효과

젠너 효과는 낮은 역방향 전압에서 발생하며, 높은 전기장이 공유 결합을 깨트려 전류가 갑자기 증가하고 접합부가 파괴됩니다.