Top 10 제너 다이오드 회로 해석 The 194 Correct Answer

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순방향일때는 일반 다이오드와 동일한 특성을 갖는다. 제너 다이오드는 불순물 농도를 조절하여 항복전압을 조절할 수 있다. 제너 다이오드를 역방향으로 연결하면 항복전압이 문턱전압처럼 작용한다. 제너 다이오드는 기준 전압 레벨을 생성하고 방지 장치로 쓰일 수 있다.


제너 다이오드 설계 계산공식! 전자회로2.10: Zener diode analysis and design
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[전자회로] 제너 다이오드 : 네이버 블로그

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2강. 다이오드 소신호해석, 제너 다이오드

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지식저장고(Knowledge Storage) :: 9. 제너다이오드

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전원회로에 대해 알아봅시다 – 5 : 제너다이오드를 이용한 정전압 회로 – 일반 자료 – 재미있는 전자공작소

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다이오드, 제너다이오드 정리 :: 편하게 보는 전자공학 블로그

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Á¦³Ê´ÙÀÌ¿Àµå ( Zener diode )°øÇбâ¼ú·¹Æ÷Æ®

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2강. 다이오드 소신호해석, 제너 다이오드

[ 다이오드 소신호 해석 ]

다이오드 소신호해석에대한 개념을 잡기위해서 지난 포스팅에서 다뤘던 i-v 그래프를 다시 살펴보겠습니다.

위 그래프에서 빨간 직사각형부분을 확대해서 다시 보겠습니다.

다이오드가 0.7V이상의 전압이 걸릴때 동작한다고 설명드렸습니다. 즉, 0.7V일때 흐르는 전류 i가 다이오드 회로의 동작점 (Bias Point)입니다. 동작점이란 회로를 작동시키는 직류의 값을 말합니다. 즉, 회로가 정상적으로 동작할 수 있는 여건을 만들어 주는 역할을 한다는 의미입니다. 하지만 0.7V를 중심으로 mV,μV 정도의 아주 작은 신호들이 영향을 주어 신호의 크기가 약간씩 바뀔 수 있습니다. 이때의 출력은 그 크기가 증폭되어 나타남을 그래프를 통해 알 수 있습니다. 즉 다이오드에서 입력은 v, 출력은 i라고 생각하시면 됩니다. 이러한 소신호가 증폭되어 나타남은 또다른점을 시사합니다. 증폭기를 설계하여 실생활에 응용할 수 있고, 전압이득의 크기를 키워서 사용할 수 도 있기 때문입니다. 돌아와서 전체신호는 “전체 신호 = 대신호(직류) + 소신호(교류)” 로 표현이 가능합니다. 이제 소신호해석을 자세히 살펴보기 위해 다이오드 전류식을 분석하겠습니다.

테일러 급수를 사용하여 지수함수를 간략화 합니다.

(v d 값은 아주 작은 신호이기때문에 제곱항부터는 크기를 무시할 수 있습니다)

따라서 식을 최종적으로 정리하면 아래와 같습니다.

최종적으로 얻어진 소신호 전류 그리고 소신호 저항을 정리하면 아래와 같습니다.

[ 소신호 해석의 적용 ]

소신호 해석에서는 다이오드를 저항 r d 로 교체하여 해석하면 수월합니다.

위 회로는 입력신호 V가 대신호(직류) 10V와 소신호(교류) 1V신호로 이루어져있습니다. 전체적인 해석 방법은 3가지로 구분합니다.

1. 다이오드의 도통, 차단을 가정

2. 대신호 해석 (동작점 구하기)

3. 소신호 해석

위 순서대로 회로를 해석하겠습니다.

1. 다이오드는 도통한다고 가정합니다.

2. 대신호해석

3. 소신호 해석

최종 해석결과 다이오드 전압은

[ 제너 다이오드 (Zener Diode) ]

다이오드 i-v 그래프를 음의 전압쪽에서 다시 살펴보면 아래와같이 항복영역이 등장합니다. 그때의 전압을 항복전압이라고 합니다.

이 항복전압은 다이오드의 0.7V와 마찬가지로 특정 전압을 넘어서면 i값이 증가하므로, 다이오드 처럼 동작한다고 생각 할 수 있습니다. 이 항복전압을 이용해서 저전압으로 큰 전류를 얻을 수 있는 소자가 바로 제너 다이오드입니다.

제너 다이오드 제너 다이오드의 등가회로

제너 다이오드에 대한 예제를 가져와서 다시한번 살펴보겠습니다.

위 식에서 VZ0를 먼저 구하겠습니다.

그리고 부하를 고려하지않고 I Z 와 V Z 를 다시 구합니다.

마지막으로 부하를 고려하여 해석합니다. 부하저항을 고려하면 회로 전체의 저항이 바뀌게 되고, 제너 다이오드에 걸리는 전압이 바뀌게 됩니다. 만약 R L =2kΩ으로 접속하였다면 Vo의 변화를 근사적으로 구해줍니다.

이상으로 다이오드 소신호해석과 제너다이오드에 대한 포스팅 마치겠습니다.

다이오드의 소신호해석은 테일러급수에서 식을 직접 한번 유도해보는것이 가장 중요합니다.

좋은하루보내세요 🙂

전원회로에 대해 알아봅시다 – 5 : 제너다이오드를 이용한 정전압 회로

전원회로에 대해 알아봅시다 – 5 : 제너다이오드를 이용한 정전압 회로

제너다이오드를 이용한 정전압회로에 대해 알아봅시다…

정전압 회로 중 가장 간단하게 구성되는 제너다이오드를 이용한 정전압회로에 대해 알아봅니다..

제너다이오드를 이용한 정전압 회로를 이해하기 앞서 다이오드 중에서 제너다이오드에 대한 이해를 먼저

하는 것이 좋을 것 같네요..

제너다이오드 특성곡선

먼저, 제너다이오드 특성곡선을 보면, 다이오드가 항복전압 영역에서 동작할 수 있는 최소 역방향 전류 Iz_min 과,

정격을 초과하지 않고 견딜 수 있는 최대 역방향 전류 Iz_max 사이에서 동작될 경우, 제너다이오드 양단 전압은

일정하게 유지된답니다.

이러한 제너다이오드 항복전압 특성을 이용해 정전압 회로를 구성한 것이 제너다이오드 정전압 회로랍니다.

회로는 전류제한 저항 Rs와 제너다이오드(ZD)로 구성되고, 제너다이오드(ZD)와 부하(RL)이 병렬로 연결된 병렬형

정전압 회로랍니다.

제너다이오드를 이용한 정전압 회로

회로를 살펴보면 저항 Rs가 있는데, 제너다이오드가 동작하기 위한 전류와, 필요한 부하전류를 공급하는

아주 중요한 역할을 한답니다.

따라서, 충분한 전류가 흐를 수 있도록 정확하게 선택되어져야 한답니다…

이러한 저항 Rs 값을 산출하기 위해서는 먼저, 저항 Rs에서 발생하는 전압강하 Vrs 값과 제너다이오드의 제너 전압 값

즉, 필요한 출력전압 값을 알아야 한답니다..

입력전압은 저항의 전압강하 값과 제너 전압값의 합이 되므로,

Vin = Vrs + Vz

따라서, Rs에서 발생하는 전압강하 Vrs 값은, 입력전압에서 제너다이오드의 제너 전압 Vz를 뺀 값이 된답니다.

Vrs = Vin – Vz

회로에서 부하에 흐르는 전류 IL은, 무부하시에는 제너다이오드가 부하가 되므로, 제너다이오드로 흐르는 전류 Iz가 최소 부하전류 Is_min이 되고, 부하시 흐르는 최대 부하전류 Is_max은 부하전류 IL 과 제너다이오드에 흐르는 전류 Iz의 합이 된답니다

이것을 굳이 수식으로 표현한다면 다음과 같고, 이러한 수식을 이용해서 Rs 저항값을 산출할 수 있게 된답니다.

최소 전압강하 Vrs_min = Vin_min – Vz

최대 전압강하 Vrs_max = Vin_max – Vz

최소 부하전류 Is_min = Iz

최대 부하전류 Is_max = IL + Iz

저항 Rs는 입력전원과 부하에서 소요되는 전류 값으로 계산되므로 다음과 같이 계산될 수 있겠네요…

Rs (Ω) = (Vin_min – Vz) / Is_max

위 수식을 가만히 살펴보면, 저항 Rs가 결정되고 나면, 제너다이오드에 흐르는 전류는 부하가 있을 때보다

무부하시에 많은 전류가 흐르는 것을 알 수 있답니다.

따라서, 제너다이오드에 최대 전류가 흐르게 되는 시점은, 무부하 상태에서, 최대 변동전압이 입력되었을 때이므로,

최대 제너 전류 Iz의 계산은

Iz_max = (Vin_max – Vz) / Rs

이 되는 것이지요..

그러므로, 부하전류 IL 이 변동되는 경우(0∼MAX(A)), 제너전류 Iz 도 같이 변동(MAX ~ (Iz_max-IL))되는 것을

알 수 있답니다.

즉, 부하가 변하면 부하전류와 제너다이오드를 흐르는 전류도 변한다는 것을 알 수 있지요..

따라서, 계산된 제너다이오드의 최대 전류 Iz 값은 사용될 제너다이오드가 버틸수 있는 허용전류 값으로 판단할 수

있답니다.

회로를 구성할 때 최대 제너 전류 Iz를 충족하지 못하는 제너다이오드를 사용할 경우, 부하의 변동폭이 큰 회로에서는,

제너다이오드가 버틸 수 있는 허용 전류를 초과하여 소손 또는 파괴되어 버린답니다..

이렇듯, 제너다이오드를 사용하여 정전압 회로를 구성할 때 가장 중요한 요소로 작용하는 것은

부하에서 사용될 부하전류를 명확하게 설정하는 것이랍니다.

따라서, 제너다이오드를 사용한 정전압 회로는 부하에 따라 부하전류의 변동폭이 매우 크게 변하므로,

부하전류의 변동이 적은 용도에서 제한적으로 사용하는 것이 좋답니다.

이상으로 제너다이오드를 이용한 정전압회로에 대해 알아보았습니다…

다음은 제너다이오드와 트랜지스터를 이용한 정전압 회로에 대해 알아보겠습니다.

다이오드, 제너다이오드 정리

이번 시간에는 다이오드에 대해서 알아보겠습니다!!!!

생각보다 많이 쓰이는 다이오드!!!

다이오드

먼저 다이오드는 전류를 한쪽 방향으로만 흐르게 해주는 소자입니다.

따라서 역전압을 막을 수 있고(부품의 고장 방지)

교류를 직류로 만들어 주는 기능도 할 수 있습니다. 이 경우 보통 브릿지 다이오드를 사용합니다.

출처 : https://ko.wikipedia.org/wiki/다이오드_브리지

다이오드에 대해서 좀 더 자세히 알아보면 PN접합으로 이루어져 있습니다.

출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/P%E2%80%93n_junction

N형 반도체는 전자가 많이 존재하고 P형 반도체는 정공(hole)이 많이 존재한다는 특성이 있습니다.

P형 반도체와 N형 반도체를 좀 더 살펴보면

출처 : http://blog.naver.com/dotori6822/220879438059

그림(가) N형 반도체는 14족(Si, Ge) 원자에 15족(P, As, Sb) 원자를 첨가(도핑)해서 전자가 존재하는 경우입니다.

그림(나) P형 반도체는 14족(Si, Ge) 원자에 13족(B, Ga, In) 원자을 첨가(도핑)해서 정공(hole)이 존재하고

출처 : https://electronics.stackexchange.com/questions/140596/diffusion-process-in-p-n-junction

PN접합경계면 주위에 자유전자와 정공의 확산에 의해 공핍층이 생기게 되는데요.

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