04 제너 다이오드 특성 및 전압조절기 실험

목차

04 제너 다이오드 특성 및 전압조절기 실험

◎ 실험 목적

◎ 실험 원리

◎ 실험 방법

본문내용

Region) : PN 접합이 된 반도체에 역으로 전압을 걸면 전류가 흐르지 않는
다. 하지만 어느정도 전압이 높아지면 갑자기 전류가 흐르게 되는데 이 전압을 항복전압이
라 한다. 이 항복전압은 특히 불순물 농도가 높으면 낮은 전압에서도 발생하게 되는데 이 러한 항복현상이 발생하는 원인으로는 두 가지가 있으며 하나는 애버런치효과(흔히 전자사
태)와 터널효과가 있다.
제너 다이오드의 항복특성
역방향 전압이 증가(VR), 역방향 전류(IR)는 곡선의 변곡점에 도달할 때 까지는 수 ㎂정도의 적은 제너 전류(IZ)가 흐름, 변곡점에 도달하면 항복 현상이 시작되어 내부저항 제너 임피던스(ZZ)가 감소한다.
역방향 전류가 급속히 증가하며 항복전압이 다소 등가하지만 거의 일정하게 유지된다고 간주한다.
IZK는 제너 무릎(Knee)전류라 한다. 무릎 전류 이상에서만 항복특성이 발휘.
IZM는 최대 제너 전류라한다. 제너 다이오드의 정격을 넘어서지 않는 최대 전류를 나타낸다.
IZK ~ IZM 역방향 전류 범위에 대해 양단 전압을 거의 일정 유지.
IZT는 제너임피던스 Zz 로 정의.
제너 다이오드의 이상적인 모델 : 항복 영역에서 동작하는 제너 다이오드 양단 전압은 명목상의 제너전압과 동일한 값을 가진다.
제너 다이오드의 실용모델 : 실제적인 전압곡선이 이상적인 수직이 아니기 때문에 큰 제너전류의 변화는 미소한 제너전압의 변화를 만든다.
따라서 VIN(min)≤VIN≤VIN(max) 범위에서 입력전압이 변화한다 하더라도 제너 정전압 작용은 계속 유지된다.
(2) 부하 변동에 따른 제너 정전압 작용
제너 정전압조정기의 출력단자가 개방(PL=∞)되었을 때 부하전류는 0이므로 거의 모든 전류는 제너 다이오드를 통하여 흐른다. 부하저항이 연결되면 전체 전류 중위 일부는 제너 다이오드를 통해 흐르고, 나머지는 RL을 통해 흐른다. RL이 감소하면 부하전류 IL은 증가, Iz는 감소한다. 제너다이도느 Iz가 최소값 IzK에 도달 될 때까지 정전압을 유지한다. R을 통해 흐르는 전체 전류는 본질적으로 일정 유지된다.
◎ 실험 방법
실험 재료
입력신호
1N4148, GROUND, VDC, RES(저항),
D1N750(제너다이오드), 캐패시터
Vin: f=1 kHz, Vp-p=12V
1. 반파 배전압 회로
5ms이내 안에서 전압이 감소 하며 차후에도 아주 조금씩 감소하다가 거의 일정하게 된다.
2. 전파 배전압 회로
2ms이전에는 급속히 증가하는 모습을 보이다가 그 후에는 일정한 모습을 유지한다.
3. 캐패시터 필터 평활회로
10k옴과 250옴의 출력 형태는 거의 비슷하다. 1ms 이내에서 급속히 증하여 그 후에는 거의 비슷한 형태를 유지하지만 엄밀하게 보면 250옴은 일정상태에서의 진동이 짧은 간격으로 있는 반면 10k옴의 간격은 상당량 넓은 모습을 보여주고 있다.
4. π형 필터 평활 회로
10k옴과 250옴의 경우 20ms의 기준으로 하여 10k옴은 넘어서 증가하지만 250옴의 경우 그 후에 되어서야 넘어 선다. 둘 다 계속적인 증가율을 보인다.

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제너 다이오드,   제너 다이오드 특성 ,   전압조절기,   실험