[스크랩] Re:제너다이오드 특성에 대한 설명

다 이시는 거지만

제너 다이오드 특성에 대해 간단히 언급해 봅니다.

 

전자공학책에 나오는 이야기지만

실리콘 다이오드는 순방향에서는 약 0.6 V 이상에서 순방향전류가 흐르기 시작하고

역방향에서는 항복전압 이상에서 역방향 전류가 흐르기 시작합니다.

 

PN 접합 실리콘 다이오드에서 불순물을 많이 넣으면 항복전압이 낮아지고

적게 넣으면 항복전압이 높아집니다.

 

이때 불순물을 많이 넣어서 6V  이하에서 항복현상이 나타나면 Zener 현상 이라고 하고

6V 이상에서 일어나면 Avalanche 현상 이라고 합니다.

 

어쨌든 이 2가지 항복전압 특성을 적극적으로 이용한 것을 모두 제너 다이오드 라고 합니다.

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제너다이오드가 이상적일 때는 그림의 빨간선처럼 수직으로 꺾이겠지만 실제로는 약간의 기울기가 있습니다.

 

이 기울기 부분을 저항으로 나타낼 수 있고

그래서 제너다이오드의 역방향 동작의 등가회로를 저항과 (역방향)전압원 으로 나타낼 수 있습니다.

 

이때 Zzt = 0 옴 일때 이상적인 제너다이오드가 됩니다.

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http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/circelec/1N4738.pdf

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/GeneralSemiconductor/mXqyrqr.pdf

자료에 의하면

 

1N4728-4764 는 1W 제품이고 1N5225-5267 은 0.5W 제품입니다.

 

1N4728-4764에서 Zzt 가 가장 작은 것은 1N4735 로 2옴이고 6.2V 제너입니다.

1N5225-5267에서 Zzt 가 가장 작은 것은 1N5235 로 5옴이고 6.8V 제너입니다.

 

1N5225-5267 자료를 보면

항복전압이 5V 이상인 제품은 온도가 오르면 항복전압이 증가하고

5V 이하인 제품은 온도가 오르면 항복전압이 감소합니다.

 

그래서 5V 근방에서 온도계수가 0에 가까운 특성을 얻을 수 있습니다.

 

1N5225-5267에서 온도계수가 가장 좋은 것은

1N5230, 1N5231 로서 제너전압이 각각 4.7V 5.1V 입니다.

여기서 온도계수가 (+-) 인 것은 잘 고르면 온도계수가 0 이 될 수도 있다는 것을 말합니다.

 

그 보다 전압이 낮으면 온도계수가 -로 점점 커지고

그보다 전압이 높은 것은 온도계수가 + 로서 점점 커지기 때문입니다.

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제너임피던스의 실제의 계산 예 를 들면 1N4728 의 경우 (실제로는 오차가 있지만)

3.3V에서 76mA 가 흐르고

2.8V에서 26mA 가 흐른다고 가정하면

제너임피던스 = 전압변동/전류변동 = 10옴 이 된다는 것입니다.

 

이것을 거꾸로 이야기하면 정격전류를 흘리지 않으면 그만큼 다이오드 전압이 바뀐다는 것입니다.

 

1N5225-5267 는 정격전류가 작으므로 작은 전류에서 정격전압(?) 이 나오지만

1N4728-4764 에서는 정격전류가 크므로 정격전류보다 작은 전류에서는 정격전압보다 낮은 전압이 나올 수 밖에 없습니다.

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조금이라도 안정적인 기준 전압원을 만들기 위해서 제너다이오드를 사용한다면

제너임피던스도 작아야 하고

온도 특성도 좋아야 하는데

 

이 2가지 조건을 모두 만족시키는 것은

위에서 예를 들었듯이 6 V 근방의 제너 다이오드 입니다.

 

따라서 6V 근방의 제너 다이오드를 사용하고 정격 전류를 흘려서 사용하면 됩니다.

 

6V 이외의 기준 전압이 필요하면 6V 기준전압원과 전자회로를 추가해서 사용하면 되겠죠.

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참고로 IC 내부에 사용되는 기준전압원으로서는 Band Gap Reference 가 사용되는 데

Band Gap 이라는 것은 pn 접합의 순방향 전압 특성(약 0.6V) 을 말하는 것입니다.

 

이 순방향 전압특성을 기준 전압으로 사용하는 것으로서

부가적인 회로를 추가해서 1.2V 의 기준전압을 만들어 냅니다.

 

온도특성 이 좋고 또한 제너임피던스 가 작은  낮은 전압의 제너다이오드는 이론상 만들 수 없고

제너다이오드는 또 잡음이 많이 발생하므로 이러한 점을 모두 개선한 Band Gap Reference 가 사용됩니다.

출처 : OLD & NEW RADIO

글쓴이 : 이기봉 원글보기

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