전자회로실험 다이오드 특성 실험 (PSpice 첨부) 레포트

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전자회로실험 다이오드 특성 실험 (PSpice 첨부) 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목표

2. 관련이론
2-1 기초 이론
2-2 소개
2-3 소자(부품) 소개

3. PSpice 시뮬레이션
3-1 시뮬레이션 준비물
3-2 시뮬레이션 과정
3-3 시뮬레이션 결과

4. 실험
4-1 실험 준비물
4-2 실험 과정
4-3 실험 결과


5. 참고문헌

본문내용

음의 전압을 인가하는 것을 말한다.
- 외부전압이 공핍 영역에서 발생하는 전기장과 반대가 되기 때문에 전위 장벽을 약하게(낮아지게) 만든다. 전위 장벽이 약해짐으로써 더 큰 확산 전류가 흐르게 된다.
- 외부전압이 커질수록 다이오드 전류는 비선형적으로(지수 함수 그래프로) 증가하게 된다. 이는, 능동 소자인 다이오드는 비선형 소자임을 알 수 있다.
- 많은 전자들이 공핍 영역으로 흐르면 양이온의 수가 감소된다. 마찬가지로 PN 접합 반대편에 있는 정공이 마치 공핍 영역으로 흐른다고 가정하면 음이온의 수도 감소된다. 이처럼 순방향 바이어스를 가하면 양이온와 음이온이 감소하며 공핍영역이 좁아지게 된다.
- 접합의 양쪽 공핍 영역 내에 있는 양이온과 음이온 사이에 발생한 전계는 ‘에너지 언덕’을 형성하며, 이 에너지 언덕은 평형 상태에서 자유 전자가 접합을 가로질러 확산되는 것을 방지한다. 이것을 장벽 전위라고 한다.
- 순방향 바이어스가 가해진 경우, 자유전자들이 장벽 전위를 넘을 수 있을 만큼 충분한 바이어스 전압을 공급하면 자유전자는 에너지 언덕을 기어올라 공핍층을 넘어간다.
역방향 바이어스
- 순방향과 반대로, N영역에 양의 전압, P영역에 음의 전압을 인가하게 되어 다이오드를 통해 전류가 흐르지 못하게 하는 조건을 역방향 바이어스라고 한다.
- 이렇게 양과 음의 전압을 반대로 연결하였기 때문에 공핍층은 순방향 바이어스를 가한 경우나 평형 상태인 경우보다 더 넓어졌음을 알 수 있다.
I - V를 측정하는 목적
- 부품, 특히 반도체 소자의 전압에 따른 전류 변화를 확인하기 위함이다.
2.2 소자(부품) 소개
저항 : 330옴
다이오드 : 1N914, 1N4733(5V Zener)
2.3 실험 이론
다이오드 기호
다이오드의 해석 모델
① 이상적 모델 : 그림 (a)
- 다이오드가 순방향 바이어스 되면 단락(ON) 스위치로 동작하고, 역방향 바이어스되면 개방(OFF) 스위치로 동작한다. 이상적인 근사모델은 장벽전위, 내부저항 및 다른 파라미터들의 영향을 무시한다.
② 장벽전위 모델 : 그림 (b)
- 순방향 바이어스된 다이오드는 장벽전위가 (Si인 경우 0.7V, Ge인 경우 0.3V)인 작은 전지와 단락 스위치가 직렬로 연결된 것으로 나타낼 수 있다.
③ 완전한 모델 : 그림 (c)
- 장벽전위, 순방향(내부) 저항, 역방향 누설저항, 항복을 고려한 다이오드의 모델
이상적인 다이오드의 특성
바이어스
순방향
역방향
바이어스 극성
애노드(+), 캐소드(-)
애노드(-), 캐소드(+)
등가회로
단락된 스위치
개방된 스위치
소자저항
0(zero)
무한대
소자전류
애노드에서 캐소드로
외부저항과 전압에 의해 제어
0(zero)
애노드-캐소드 전압
0(zero)
외부인가 전압과 동일
3. 실험
3-1 실험 절차
1. 위의 그림 1-3의 회로를 구성한다.
2. 순방향 전합 를 증가시키면서 저항 양단의 전압 , 다이오드 양단의 전압 와 다이오드를 통해 흐르는 전류 를 측정하여 표에 각각 기록한다.
4. PSpice 시뮬레이션 회로도
- 그림 1-3의 회로처럼 PSpice 시뮬레이션 회로를 구성해줍니다.
- 전압의 변화에 따른 전류 변화 그래프를 구해야 하므로 전압의 변화에 대한 그래프를 그려야 하므로, DC Sweep Type을 이용해줍니다.
4-1. PSpice 시뮬레이션 결과
5. 실제 실험 결과
1N
41
48
(V)
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
2.0
3.0
4.0
6.0
8.0
(V)
0
0
0
0
0
0
0.07
0.13
0.18
0.29
0.37
1.3
2.3
(V)
0
0.14
0.26
0.3
0.38
0.46
0.5
0.56
0.58
0.6
0.62
0.68
0.71
(mA)
0
0
0
0
0.05
0.09
0.16
0.36
0.52
0.71
0.93
3.1
6.9
1N
47
33
(V)
0
0
0
0
0
0
0.01
0.05
0.08
0.2
0.25
1.2
2.2
(V)
0
0
0.1
0.3
0.44
0.5
0.55
0.6
0.68
0.7
0.72
0.77
0.8
(mA)
0
0
0
0
0
0
0.1
0.2
0.4
0.5
0.8
3.6
6.5
9.6
15.8
22.2
※ 실험 결과를 바탕으로 표와 그래프를 그려본 결과, 1N4148과 1N4733 다이오드의 수치 모두 전압이 0.5V부터 천천히 올라가다가, 1~2V 시점부터 급격하게 증가됨을 알 수 있다.
7. 참고문헌
전자회로실험
p.2~5

키워드

Pspice,   기초전자실험,   전자회로실험,   다이오드,   다이오드 특성