Diodes (2)

2 Terminal Characteristics of Junction Diodes

다이오드의 $i-v$ 특성 곡선은 위 그림과 같다.

구성은 크게 3가지로 구분할 수있다.

• Forward Bias 영역
• Reverse Bias 영역
• Breakdown 영역

2.1 The Forward-Bias Region

다이오드에 순방향 전압을 걸어주면 $i-v$ 관계식은 아래와 같다.

$$i=I_{S}(e^{v/V_{T}}-1)$$

$I_S$는 주어진 온도에서 주이진 다이오드에 대한 상수 이다. Saturation Current 라고 한다. 

$V_{T}$는 thermal voltage라고 불리는 상수 이고 아래의 수식과 같다.

$$V_{T}=\frac{kT}{q}$$

k=볼츠만 상수, T=Kelvines 온도, q=전자의 전하량

실온에서 $V_T$를 약 25mV 로 근사화 하여 사용한다.

그리고 $i \gg I_S$이면 $i-v$ 관계식은 아래와 같이 근사화 될 수 있다.

$$i \simeq I_{S}e^{v/V_{T}}$$

$$v = V_{T} \, ln \frac {i} {I_{S}}$$

맨 위의 그림을 보면 v가 0.5V 보다 작을 때는 전류가 매우 작다는것을 볼 수 있다. (Cut-in voltage)

다이오드가 완전히 완전히 전도 되기 위해 필요한 전압강하는 0.6V~0.8V정도의 범위이다. 보통 0.7V로 생각한다.

2.2 The Reverse-Bias Region

다이오드에 역방향 전압을 걸어주면 Reverse-Bias 영역에서 동작하게 된다.

$i-v$수식에서 v가 마이너스이고 $V_T$보다 몇배 크다면 다이오드 전류는 아래와 같아진다.

$$i \simeq -I_s$$

역방향 전류는 크기가 일정하며 $I_S$ 와 같다. 이것이 Saturation Voltage라고 불리는 이유이다. 

2.3 The Breakdown Region

역방향 전압이 어느 일정 전압을 넘어가게 되면 Breakdown Region 으로 진입하게 된다.

이 일정 전압을 항복 전압($V_{ZK}$) 이라고 한다. 이러한 특성을 이용한 다이오드를 Zener 다이오드라고 한다.