다이오드

나의 지갑과 목숨과 건강을 보호해줄 고마운 친구, 다이오드.
2025.03.14
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7 min read

뭐 하는 친구인가?

  • 논리회로 등 수업시간에, 혹은 고교 물리 시간에 '정류 작용' 소자라고 배웠을 것.

    • 정방향 전류를 허용한다.

    • 역방향 전류를 차단한다.

      • 이 특성을 활용해 AC to DC 회로를 만들 수 있다.

뉴비의 첫 실전

나에겐 왜 필요한가?

  • 어떤 소자, MCU, SoC, MCP...는 역전압이 걸리면 고장 난다.

    • 개발자의 실수에 의해 역전압이 걸릴 수 있다.

      • 땜질하다가 선 잘못 연결하거나-

      • 프로그래밍을 잘못해도 그럴 수 있지!

    • 노이즈에 의해 역전압이 생길 수도 있는 것이다.

      • 전류는 자기장을, 자기장은 전류를... 항상...

  • 실수로든, 노이즈로 인해서든, 비싼 칩이 망가지면 큰 돈이 나간다.

    • 값싼 칩은 고장난 거 교체한다고 땜 다 뜯어내려면...(뒷목)

    • 소자 하나가 망가져도 땜질 뜯어내야...(뒷목)

    • 하지만 우리가 보통 쓰는 다이오드(전자회로용)는 개당 십 원쯤밖에 안 한다!

  • 당초 설계에서부터 역전압을 허용하지 않음으로써 여러 가치를 보호할 수 있다.

    • 나의 전세방

      • (쇼트로 인한 화재)

    • 나의 목숨

      • (쇼트로 인한 콘덴서 등의 폭발)

    • 나의 지갑

      • (새 소자 구매 비용)

    • 나의 명예

      • (프로젝트 지연)


선택 고려 사항

Spec에 관하여

Vf, Forward Voltage

  • '이 다이오드를 통과하면 이 정도의 전압 강하가 있다.'

    • = '최소한 이 정도의 전압을 넣어야 출력이 나간다.'

Vf(max), Maximum Forward Voltage

  • '이 다이오드는 최대 이 정도의 순방향 전압을 버틸 수 있다'

Vr, Reverse Voltage - Peak Reverse Voltage

  • '이 다이오드는 역방향 바이어스 상황에서 이 전압까지 버틸 수 있다.'

    • 항복 전압과는 다르다. 비슷하지만.

      • 항복 전압을 넘어서는 역방향 전압이 반드시 다이오드를 파괴하진 않는다.

      • 이 특성을 오묘하게 활용한 것이 제너 다이오드.

If, Current Forward

  • 정격 전류의 개념이다.

  • 다만, Average Rectified Output Current와 같이 볼 필요가 있다.

If(av) - Average Rectified Output Current

  • '이 정도의 전류는 계속 흘려도 전혀 문제가 없다.'

    • If(av)는 특정 온도에서 보장된다.

    • 온도가 높아지면 감소하곤 한다.

      • 여유를 두든, 방열 대책을 강구하든.

If(max) - Maximum Forward Current

  • '이 이상의 전류를 연속적으로 주면 파손될 수 있다.'

If(sm)- Forward Surge Current

  • '이 이상의 전류를 잠깐이라도 주면 즉시 파손될 수 있다.'

TRR(Time, Reverse Recovery)

  • 회로가 순방향에서 역방향으로 전환됐을 때, 얼마 뒤에 출력이 완전 정지되느냐 하는 '시간'이다.

Reverse Leakage

  • '이상적으로는' 역방향 전압이 걸렸을 때 전자가 이동하면 안 되지만... 현실 세계에 그런 건 없다.

  • 그러니까, 역방향 바이어스가 걸리면 아주 아주 조금은 역방향으로 전류가 흐른다.

    • 이때의 전류량을 의미하는 것이다.

      • n볼트에서 m암페어. 이런 식으로 표기되어 있다.

기타

Thermal Resistance(열저항성)

  • 소자들이 늘 그렇듯... 온도가 올라가면 전기 특성이 나빠진다.

    • Increase Reverse Leakage

    • Decrease If(av) ...


종류

정류 다이오드

  • 일반적인 다이오드.

    • 정방향 바이어스 허용.

    • 역방향 바이어스 불허.

정전압 다이오드, 제너 다이오드

  • Application

    • 전압을 일정하게 유지하기 위한 정전압 회로 구성용.

  • 특성

    • 다이오드는 항복 전압 아래에선 전압이 변해도 전류가 일정하다.

    • 다이오드는 항복 전압 이상에선 전류가 변해도 전압이 일정하다.

      • 보통은 항복 전압을 넘어서는 역전압이 다이오드에 인가되면 다이오드가 망가진다.

      • 반면 얘는 항복 전압을 일부러 낮게 만들어서, 항복 전압 이후에도 망가지지 않고 역전압 특성을 발휘하게 되어 있다.

      • 역전압을 활용하는 변태같은 친구구나!

쇼트키 다이오드

  • Application

    • 고주파 회로

  • 특성

    • Vf가 낮다.

      • 전압 강하가 낮다.

    • TRR이 끝내주게 빠르다!

    • 다만 Reverse Leakage가 크고, 내압이 낮다.

      • 5v 남짓 써먹는 나에겐 문제가 안 되네...

발광 다이오드, LED

  • Application

    • 반짝반짝-

    • 이거 설명까지 해야 하나...?

  • 특성

    • 색에 따라 다이오드 특성이 결정된다.







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