[공학]제너다이오드
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- 목차
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1. 목적
2. 이론
3. 참고도서 및 관련사이트
- 본문내용
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1. 목적
제너 다이오드의 순방향 및 역방향 바이어스의 전류효과를 관찰하고, 전압-전류 특성을 알아본다.
2. 이론
a. 항복현상과 그 이용
저 번 시간의 실험에서 다이오드에 역방향 바이어스를 걸어주면 역방향 전류만이 흐르다가, 바이어스가 어느 수준을 넘어서면 역방향 전류가 급격히 증가하는 항복 현상이 일어남으로 바이어스가 지나치지 않은 범위 안에서 다이오드를 사용해야 한다고 하였다. 보통 다이오드의 경우 항복 현상이 일어나면 손상되게 되어 더 이상 사용할 수 없다. 이것은 큰 전류로 말미암아 다이오드에서 지탱할 수 있는 것 이상의 열이 발생하기 때문이다. 이러한 항복현상은 다이오드 접합면의 도핑 (doping) 정도에 따라 발생 이유를 다음과 같이 크게 두 가지로 대별할 수 있다.
접합부의 도핑이 조금만 되어 있을 경우에 일어나는 것이 사태( avalanche) 항복 현상이다. 역방향 바이어스 전압이 커질수록 공핍 영역 안의 전계가 커질 것이고, 이 때문에 공핍 영역 안을 지나가는 반송자들이 큰 에너지를 얻게 된다. 이러한 고에너지 반송자들이 공핍 영역 안의 격자 (lattice)에 층돌하여 그때까지 가만히 Si 원자에 붙어서 공유결합을 이루고 있던 전자를 들뜨게 하여 가전자대에서 전도대로 올려보냄으로써 전자-정공쌍을 만들어낸다. 이렇게 생겨난 전자-정공쌍도 역시 큰 전계 때문에 큰 에너지를 얻어 다른 전자들을 들뜨게 한다. 이런 현상이 연쇄적으로 마치 산사태처럼 일어나서 전기전도에 기여할 수 있는 반송자들이 급격히 늘어나는 바람에 항복현상이 일어나는 것이다. 위와 같은 현상이 일어나기 위해서는 공핍영역에 들어오거나 생겨난 전자가 전계에 따라 밀려가면서 큰 에너지를 얻고, 또한 반도체 격자와 충돌할 만한 공간적 여유가 있어야 한다. 만약 공핍 영역이 너무 좁아서 전자들이 미처 큰 에너지를 얻어 층돌하기 전에 밖으로 나가버린다면, 이러한 현상은 일어나지 않을 것이다. 사태현상이 공핍영역이 넓은, 도핑을 작게 한 다이오드에서 주로 일어나는 것은 바로 이 이유 때문이다.
- 참고문헌
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[전자회로] 김봉열 외 2명 희중당
[처음 배우는 전기전자의 기초] 양재면 조원사
http://kps.co.kr/~hcpark/base/electron/zener.html
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