[결과 레포트]

다이오드 특성

1. 실험의 목적

- 실리콘과 게르마늄 다이오드의 특성을 익힌다

2. 실험장비

(1) 계측장비

DMM

(2) 부품

◇ 저항

1 ㏀ (1개)

1 ㏁ (1개)

◇ 다이오드

Si (1개)

Ge (1개)

(3) 공급기

직류 전원 공급기

(4) 기타

히트 건

3. 실험 순서

1) 다이오드 테스트

- 다이오드 테스트 스케일

DMM의 다이오드 테스트 스케일은 다이오드의 상태를 결정하는데 사용됨. 다이오드 한극성에서 DMM 의 점화 전위를 나타내며 역으로 연결하면 DMM은 개방회에 접근하는 OL응답을 나타냄. 그림 2-3와 같이 연결했을 때 DMM 내부에 약 2mA의 정전류원은 접합을 순방향으로 바이어스 시킬 것이고, SI 다이오드에서는 0.7V에 가까운 전압이, Ge 다이오드에서는 0.3V의 전압이 얻어진다. 만약에 단자의 극성이 바뀐다면 OL의 지시가 나타날 것이다.

만약 낮게 수치(1V 미만)가 양방향에서 나타나면 그 접합은 내부적으로 단락되었다. 만약 OL 지시가 양방향에서 나타나면, 그 접합은 내부적으로 개방되었다. Si에 대해 테스트 결과를 표2.1에 기입하라.

표 2.1

테스트	Si
순방향	0.46
역방향	Open Circuit

표 2.1의 결과를 기초로 이 두개의 다이오드 상태는 어떠한가? 양호한가?

ANS> 다소 0.7에 미치지 못했지만 대체로 양호한 편이라 볼수 있다.

- 저항 테스트 스케일

이론개요에서 지적한 것처럼 다이오드의 상태는 VOM이나 DMM의 저항 스케일을 사용하여 검사할 수 있다. VOM 이나 DMM 의 적당한 스케일을 사용하여 Si과 Ge 다이오드의 순방향 및 역방향 다이어스 영역의 저항 레벨을 결정하여 표2.2에 기입하라.

표 2.2

테스트	Si
순방향	26.49㏀
역방향	Open Circuit

점화전위가 저항 스케일을 사용하여 나타나지 않더라도 양호한 다이오드는 순방향 바이어스에서 낮은 저항 레벨과 역방향 바이어스일 때 매우 높은 저항 레벨을 나타낼 것이다. 표2.2의 결과를 기초로 이 두개의 다이오드 상태는 어떠한가? 양호한가?

ANS> 이론치에 미치지 못했지만 대체로 양호한 편이라 볼수 있다.

2) 순방향 바이어스 다이오드 특성

그림 2-5에 Si 다이오드의 순방향 바이어스 특성을 그리기 위해서는 충분한 데이터가 필요하다.

a. 직류전원 공급기(E)를 0V에 맞추고 그림 2-4의 회로를 구성하라. 저항기의 측정된 저항값을 기록하라.

b. VR (E가 아님)이 0.1 V가 될 때가지 전압 공급기의 전압을 증가시켜라. 그 때의 VD를 측정해서 표 2.3에 기입하라 표2.3에 나타난 식을 사용하여 ID를 계산하라.

1㏀ 실제저항 : 1.190㏀ / 다이오드 + 저항 합 : 30.26㏀

표 2.3_1 Si 다이오드의 VD 대 ID

PWR [V]		0.6	0.7	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2	1.3	1.4
VR(V)	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
VD(V)	0.4035	0.428	0.444	0.456	0.466	0.472	0.479	0.485	0.490	0.495
[eqn: I _{D} = {V _{D}} over {R _{means}} ~[A]]	3.30×10-6	6.61×10-6	9.91×10-6	1.32×10-5	1.65×10-5	1.98×10-5	2.31×10-5	2.64×10-5	2.97×10-5	3.30×10-5

표 2.3_2 Si 다이오드의 VD 대 ID

PWR [V]	1.4	2.5	3.5	4.5	5.5	6.6	7	8	9	10
VR(V)	1.0	2	3	4	5	6	7	8	9	10
VD(V)	0.495	0.526	0.547	0.563	0.575	0.585	0.592	0.600	0.607	0.614
[eqn: I _{D} = {V _{D}} over {R _{means}} `[A]]	3.30×10-5	6.61×10-5	9.91×10-5	1.32×10-4	1.65×10-4	1.98×10-4	2.31×10-4	2.64×10-4	2.97×10-4	3.3×10-4

e. 그림 2-5에 si 다이오드의 ID-VD를 그려라

3) 역방향 바이어스

a. 그림 2-6은 역방향 바이어스 상태를 나타낸 회로도이다. 역포화 전류가 비교적 작을 것이기 때문에 R에 걸리는 전압을 측정하려며 1㏁의 큰 저항이 필요하다. 그림 2-6의 회로도를 구성하고, 회로도에서 측정한 R값을 기록하라

Rmeas = 1.011㏁

b. 전압 VR을 측정하라. IS = VR / (Rmeas || Rm) 로부터 역포화 전류를 계산하라. DMM의 내부저항(Rm)은 저항 R이 크기 때문에 결정되어야 한다. 전형적인 10㏁을 사용해도 무방하다

RM = 10㏁

(측정치) VR = 22.0㎷

(계산치) IS = 2.2 x 10-12 A

e. 아래의 식을 사용하여 Si다이오드의 DC 저항치를 계산하라.

[eqn: R_{DC} = {V_{D}}over{I_{D}}={V_{D}}over{I_{S}}={E-V_{R}}over{I_{S}}]

(20V - 0.022V) / 2.2x10-12 ㎃

(계산치) RDC(Si) = 9.081 x 1012

4) DC 바이어스

a. 그림 2-5은 Si 곡선을 사용하여 표 2.5에 나타낸 다이오드 전류에서 다이오드 전압을 결정하라. 그 때 각 전류레벨에서 DC저항을 결정하라.

표 2.5

ID (㎃)	VD	RDC
0.2	0.6	3
1	0.65	0.65
5	√	√
10	√	√

4. 결과 분석 및 반성

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