이상적인 다이오드란 무엇인가?

이상적인 다이오드란?

이상적인 다이오드의 정의

이상적인 다이오드는 어떠한 결함도 없는 완벽한 다이오드로, 전방향 및 후방향 바이어스 조건에서 이상적으로 작동합니다. 일반적으로 다이오드는 전방향 또는 후방향 바이어스 상태에서 작동합니다. 이상적인 다이오드의 특성을 이 두 가지 모드별로 분석할 수 있습니다.

전방향 바이어스 상태에서의 이상적인 다이오드의 특성

무저항

전방향 바이어스 상태에서 이상적인 다이오드는 전류 흐름에 대해 무저항을 제공하여 완벽한 도체가 됩니다. 이는 이상적인 다이오드가 어떠한 장벽 전위도 갖지 않는다는 것을 의미합니다. 이를 통해 이상적인 다이오드가 고갈 영역을 갖는지 의문이 제기됩니다. 저항은 고갈 영역의 불변 전하로부터 발생하기 때문입니다.

무한한 전류

오므의 법칙에 따르면, 이상적인 다이오드는 전방향 바이어스 상태에서 무저항으로 인해 무한한 전류를 흐를 수 있습니다.

무한한 양의 전류

이 특성은 이상적인 다이오드가 전방향 바이어스 상태에서 무저항을 갖기 때문에 발생합니다. 오므의 법칙 (I = V/R)에 따르면, 저항 (R)이 0이면 전류 (I)는 무한 (∞)이 됩니다. 따라서 이상적인 다이오드는 전방향 바이어스 상태에서 이론적으로 무제한의 전류를 흐를 수 있습니다.

영 임계 전압

이 특성은 이상적인 다이오드가 무저항을 갖기 때문에 발생합니다. 임계 전압은 장벽 전위를 극복하고 전도를 시작하기 위해 필요한 최소 전압입니다. 이상적인 다이오드가 고갈 영역을 갖지 않으면 임계 전압이 없습니다. 이는 이상적인 다이오드가 바이어스가 걸릴 때 즉시 전도를 시작한다는 것을 의미하며, 그림 1의 녹색 곡선에서 볼 수 있습니다.

후방향 바이어스 상태에서의 이상적인 다이오드의 특성

무한한 저항

후방향 바이어스 상태에서 이상적인 다이오드는 전류 흐름을 완전히 차단하는 것으로 예상됩니다. 이는 후방향 바이어스 상태에서는 이상적인 다이오드가 완벽한 절연체처럼 작동한다는 것을 의미합니다.

영 역전 누설 전류

이 특성은 이상적인 다이오드가 후방향 바이어스 상태에서 무한한 저항을 가진다는 이전 특성에서 직접적으로 유추될 수 있습니다. 오므의 법칙을 다시 고려하면 (그림 1의 빨간색 곡선 참조), 이상적인 다이오드가 후방향 바이어스 상태에서는 어떠한 역전 전압을 가하더라도 전류가 흐르지 않습니다.

역전 파괴 전압 없음

역전 파괴 전압은 후방향 바이어스 상태의 다이오드가 실패하고 대량의 전류를 흘리기 시작하는 전압입니다. 이상적인 다이오드의 마지막 두 가지 특성에서, 이상적인 다이오드는 무한한 저항을 제공하여 전류 흐름을 완전히 차단한다는 것을 알 수 있습니다. 이러한 조건 하에서, 역전 파괴 현상은 절대 발생하지 않으므로, 그에 해당하는 역전 파괴 전압도 존재하지 않습니다. 이러한 모든 특성으로 인해, 이상적인 다이오드는 후방향 바이어스 상태에서는 열려 있고, 전방향 바이어스 상태에서는 닫힌 완벽한 반도체 스위치처럼 작동합니다.

이제 현실을 직면해봅시다. 실제로 이상적인 다이오드라는 것은 존재하지 않습니다. 이것이 무엇을 의미하는가? 만약 그러한 것이 없다면, 왜 우리가 그것에 대해 알아야 하며 배워야 하는가? 시간 낭비가 아닌가? 사실 그렇지 않습니다.

이유는 다음과 같습니다: 이상화의 개념은 모든 것을 더 좋게 만듭니다. 이 규칙은 기술적인 것뿐만 아니라 모든 사물에 적용됩니다. 이상적인 다이오드의 경우, 설계자나 디버거(또는 학생이나 일반인 등)가 특정 회로나 설계 전체를 모델링하거나 디버깅하거나 분석하는 데 있어 용이함이 드러납니다.

실용적 중요성

이상적인 다이오드 개념을 이해하면 실제로 이상적인 다이오드가 존재하지 않더라도 회로의 모델링, 디버깅, 분석에 도움이 됩니다.