[전자회로 개념정리]다이오드 회로(1)

이상적인 다이오드

이상적인 다이오드는 전압의 크기가 양수일 때(Anode의 전압이 Cathode보다 높을 때), 전류가 흐른다.

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이상적인 다이오드의 전압 특성 

다이오드의 전압, 전류특성 그래프

R=0   =>   I = V/R = ∞                R = ∞ => I = V/R = 0 

Anode와 Cathode 사이에 흐르는 전압의 크기를 Vd라고 가정한다. Vd>0일 경우, forward bias 상태이며 이때 다이오드의 저항값은 0이 된다.  옴의 법칙을 적용하면 이때 전류의 크기는 무한대가 된다. Vd<0일 경우는 reverse bias상태로 저항의 크기가 무한대가 되며 전류는 0이 된다. 

 

 

Constant voltage model 

실제 다이오드에서 전압과 전류의 변화는 다음과 같다. (exponential model)

ideal 모델과 비슷한 특징을 가지면서도 exponential 모델의 유사값을 보여주는 것이 constant voltage 모델이다. Constant voltage 모델은 아래와 같이 표현할 수 있다. 

constant voltage 모델은 ideal 모델과는 다르게, Vd,on이상의 전압이 인가되어야 forward bias 상태가 된다. 

 

Small signal analysis 

ideal 모델이나 constant voltage model의 경우 비선형적인 전압과 전류성을 보여주고 있다. 회로 작은 신호의 변화가 발생할  경우 비선형 방정식을 대체하여 선형적인 방정식으로 간단하게 분석하기 위한 방법이 small signal analysis이다.   

다이오드에서 전압, 전류 관계식은 다음과 같이 표현할 수 있다. 

여기서 위 그래프 B점에서의 전압과 전류를 대입하면 아래와 같다.

만약 △V의 값이 Vt의 값보다 아주 작을 경우, exp(△V/Vt) ≈ 1+ △V/Vt로 표현할 수 있다.

 

위 식을 통해 전류 값의 변화를 전압값의 변화로 표현할 수 있게 되었다. 여기에 옴의 법칙(R= V/I)을 적용하여 식을 표현하면 다음과 같다. 

여기서 rd는 small signal resistance라고 한다.