1. 다이오드 모델(이상, 비선형, 정전압)
1.1 ideal(이상적 모델) ; [0V short open]
: Short/Open 상태만 갖는 가장 간단한 형태의 모델
: 2가지 case밖에 없는 모델.
: Vd > 0 때 forward(short), Vd <0 때 reverse(open)
I-V 특성(전류-전압)
Vd의 기준이 0이다.
1.2 비선형 다이오드 모델(실제 다이오드에 가장 근접) [0.7V 비선형]
: 다이오드 전류와, 전압 관계가 비선형임.
Id = diode current,
Is : 역방향 포화전류
: saturation current( 10E-1[A]5~ 10E-13 [A])
1.2.1 순방향& 역방향 근사 ; 경우를 나눠서 보면 간단하다.
순방향 ;
Vd >> Vt 이면, (1보다 충분히 크면)Is를 무시할 수 있다.
역방향 ; Vd < 0 , |Vd| <<Vt일 때,
Is가 역방향 포화전류인 이유.
I-V 특성
0.7V에서 급격히 증가한다.
실제 문제에서 KVL 적용후
를 대입하여 문제를 푼다. 즉, 다이오드 전류는 일정한 것이다.
대입하면, Vd가 유일 미지수로 지수에 포함된 형태가 나타난다.
이럴땐, Iteration method(반복해석법)을 사용해서 문제를 푼다.
1. 다이오드전류가 정해져있다. 2.iteration
이 2가지 사실을 꼭 기억하자.
1.3 정전압 다이오드 모델 [short open + 0.7V]
1.3.1
ideal의 short/open + 비선형의 0.7V를 합친 모델
0.7V부터 지수적 증가 하던 것을 short로 근사시켰다.
Vt는 보통 0.7V로 본다. (700~800mV)
1.3.2
0.7V에서 전류가 급격히 증가하는데,
이 전압을 turn on전압 (or cut in 전압)이라고한다.
그래서 Vt이다.
2. 3가지 모델 비교
비선형 모델에서 삼각형에 왜 색칠되어있는지 모르겠다. 아시는분 댓글좀...
3. 결론
실제에서는, 정전압 모델을 많이 쓴다.
이 모델에서
0.7V 이상이 걸렸을 때, 다이오드 양단에는 0.7V가 유지되므로,
0.7V DC전압원으로 회로에 표현한다. (short 아님)
0.7V 이하에서는 open으로 표현.
(0.7V를 Vd 혹은 Vr로 표현할 수 도 있다.)
정전압 모델을 적용한 예시.
위의 입출력 전달특성 그래프를 보면,
Vr에서 그래프가 꺾인것을 볼 수 있다.
이처럼, Vr 혹은 Vd 혹은 0.7V는 변곡점이라는 것을 알아두자.
4. 특이사항, reverse breakdown(역방향 항복)
4.1
역방향 bias전압이 너무 커지면, breakdown(항복)현상이 일어난다.
즉, 순방향 bias같은 현상이 나타난다.
이때의 전류는 (-)전류이다.(전압의 부호가 반대이므로)
Zener breakdown(제너항복)이라고도 한다.
이때의 전압은 일정하게 -Vz를 유지한다.
원리는
reverse bias의 큰 전계(E-field)가 공유결합을 끊어뜨린다.
이에 electron-hole pair(전자정공쌍)
가 급격하게 많이 발생되어 전류가 흐른다.
즉, 전계 -> 공유결합파괴 -> 전자정공쌍 발생 -> 큰 전류
항복현상을 더 자세하게 알고 싶다면 :
1. 어려운 설명
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=akswocho&logNo=220505472154&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F
2. 제너다이오드부터 쉬운 설명
http://m.cafe.daum.net/funny-circuit/LfLF/11/
출처 : KOCW. 전자회로. 영남대학교. 김성원
http://contents.kocw.or.kr/contents4/html/2013/Yeungnam/KimSungwon/3-1/default.htm