[전자회로] 다이오드란? 다이오드의 구조, 다이오드의 동작원리

안녕하세요 우물 안 커밋입니다 :) 
 
앞 전까지는 전기회로에 들어가는 전기 소자(R, L, C)에 대한 기초와 역할에 대해서 다뤄봤습니다.
RLC 회로의 기초를 마치고, 드디어 전자회로의 시작이라고 할 수 있는 '다이오드(Diode)'에 대한 내용을 포스팅하게 되었습니다.

'전기회로'는 RLC로만 구성된 회로를 뜻하고 '전자회로'란 전기회로에 반도체 소자를 추가하여 구성된 회로를 뜻한다고 말씀드렸었죠!
 
기억이 잘 안나시는 분은 복습할 겸 아래 포스팅 참고 바랍니다 :) 

 

[전자회로] 전기회로와 전자회로란? 기본 개념과 차이점

 
전자회로를 배울 때, 가장 먼저 배우는 '다이오드(Diode)'는 반도체 소자인 만큼 반도체에 대한 이해를 바탕으로 접근을 해야 합니다. 다이오드란 무엇이고 어떠한 특성을 가지고 있을까요? 바로 보시죠!

 

 

※다이오드의 역할 한 방에 이해하기 

[전자회로] 다이오드의 특성과 다이오드의 종류와 역할

 

 

 

1. '다이오드(Diode)'란?

다이오드(Diode) 기호

 
다이오드란, P형 반도체와 N형 반도체를 접합하여 만든 것으로 P-N접합이라고도 한다.
한쪽 방향으로는 쉽게 전자를 통과시키지만 다른 방향으로는 통과시키지 않는 특성, 즉 정류 작용을 가지고 한다.
- 출처 naver 지식 백과
 
위의 설명처럼, '다이오드(Diode)'란, 전류를 순방향으로만 흐르게 하고 역방향으로 흐르지 못하게 하는 성질을 가진 반도체 소자입니다. 
 
P형 반도체, N형 반도체라는 단어가 나와서 생소하실 텐데요, 다이오드의 구조를 보면서 설명드리겠습니다.
 

 

2. 다이오드 구조

 

다이오드(Diode) 구조

 

 다이오드는 위의 그림처럼 P형 반도체와 N형 반도체가 접합되어 있는 구조로 되어있습니다.
*P형 반도체: 다수의 정공(hole)을 포함하고 있는 반도체
*N형 반도체: 다수의 전자(electron)을 포함하고 있는 반도체
 

P형 반도체와 N형 반도체가 접합하게 되면 P-N 접합면에서 P형 반도체의 정공(hole)과 N형 반도체의 전자(electron)가 서로에게 이끌려 결합하게 됩니다. 전자와 정공이 결합하여 소멸하기 때문에 접합면에는 정공 또는 전자가 존재하지 않는 영역이 생깁니다. 이를 공핍층이라고 부릅니다. 
*공핍층: P-N 접합면에 정공 또는 전자가 존재하지 않는 영역
 
위의 그림처럼, 공핍층에는 정공과 전자가 결합하고 남은 (+)이온과, (-) 이온만 남게 되고 작은 배터리가 형성이 됩니다.(실리콘 Si 기준 약 0.7V)
다이오드에 전류가 원할하게 흐르기 위해선 이 배터리만큼의 전압을 인가해줘야 합니다.
이 배터리 전압을 전위 장벽이라고 합니다.
*전위 장벽: 정공과 전자이 공핍층을 통과하기 위해 필요한 전압

 

3. 다이오드의 동작원리

 

1) 순방향 전압

 

다이오드 순방향 전압

 
PN접합 다이오드에 순방향 전압을 인가하면, 공핍층(W)은 점점 줄어들게 되고, 전위장벽은 낮아집니다.
순방향 전압이 전위장벽(0.7V)을 넘어서게 되면 공핍층이 0으로 수렴하여 전류가 흐르게 됩니다.
 

 
1) 역방향 전압
 

다이오드 역방향 전압

 
PN접합 다이오드에 역방향 전압을 인가하면, 공핍층(W)은 점점 늘어나게 되고, 전위장벽은 커집니다.
따라서 전류가 흐를 수 없게 됩니다. 

 

즉, 순방향 전압이 전위장벽(0.7V)이 넘어서야 전류가 흐르고, 역방향 전압이 인가되면 전류가 흐르지 못하게 됩니다. 

 
 
이번 포스팅에서는 다이오드의 개념과 다이오드의 구조, 다이오드의 동작원리에 대해서 알아봤습니다.

 
다음 포스팅에서는 다이오드를 실무에서 어떤 용도와 역할로 사용되는지 자세히 소개하겠습니다.
 
오늘도 좋은 하루 보내시고 항상 건강하세요!! :)