제너 다이오드(Zener diode)는 반도체 다이오드의 일종이다. 정전압 다이오드라고도 한다. 일반적인 다이오드와 유사한 PN 접합 구조이나 다른 점은 매우 낮고 일정한 항복 전압 특성을 갖고 있어, 역방향으로 어느 일정값 이상의 전압이 가해졌을 때 전류가 흐른다. 제너 항복(Zener Breakdown)과 전자사태 항복(Avalanche Breakdown) 현상을 이용하며, 5.6V 이하에서는 제너 항복이, 그 이상에서는 전자사태 항복 현상이 주 특성이 된다. 제너 항복에서는 온도 계수가 부성이며 전자사태 항복에서는 그 반대가 된다. 우측의 특성 그래프에서 볼 수 있듯이 넓은 전류범위에서 안정된 전압특성을 보여 간단히 정전압을 만들거나 과전압으로부터 회로소자를 보호하는 용도로 사용된다. 온도보상형 제너 다이오드[편집]제너다이오드만으로는 온도에 따른 특성변화가 있기 때문에 직렬로 PN접합 다이오드를 접속하여 온도변화에 대한 전압안정성을 개선한 소자이다. 매립형 제너 다이오드[편집]매립형 제너 다이오드(Buried zener diode)는 제너 다이오드의 제조방법을 개선하여 일반적으로 이용되는 밴드갭 기준전압보다 우수한 성능을 나타내는 기준전압소자이다. 외부 링크[편집]
다이오드 시험 5 - 제너 다이오드의 이해 및 측정제너다이오드의 이해 및 측정
제너 다이오드는 순방향 특성은 일반 다이오드와 같으나, 매우 낮고 일정한 항복전압 특성을 갖고 있는 다이오드로 이러한 제너전압 또는 항복 전압을 이용하는 다이오드라고 하여 제너 다이오드라고 불리며, 제너 전압이 넓은 전류 범위에서 안정된 전압 특성을 보여 간단히 정전압을 만들기 때문에 정전압 다이오드로도 불린다.
제너 다이오드는 일반 정류 다이오드와 동일한 PN 접합 구조를 가지고 있으나, 일반 정류 다이오드에 비해 매우 낮고 일정한 항복 전압 특성을 갖고 있는 특징이 있다. 이 항복 전압은 불순물 도핑 레벨에 의해 조절가능하다. 고농도의 도핑이 이루어진 접합일
때,제너 항복(Zener Breakdown)현상이 일어나며, 5.6V 이하에서 발생된다. 저농도의 도핑이 이루어진 접합에서는 애벌란시 항복(Avalanche Breakdown) 현상이 일어나며, 5.6V 이상에서
발생된다. 제너항복과 애벌란시 항복
[제너&에벌런치 Breakdown V-I 특성 곡선] 제너 항복(Zener Breakdown)
애벌란시 항복(Avalanche Breakdown) 원자로부터 이탈되어 새롭게 생성된 전자는 앞서 일어났던 가속되어 연쇄적으로 원자와 충돌하게 되고, 새로운 전자는 기하급수적으로 늘어난다. 늘어난 전자는 공핍영역을 통과하는 전도 전자로 움직이게 되어 전류가 급격히 흐르게 된다. 이런 현상을 애벌란시 항복(Avalanche Breakdown) 현상이라고 한다.
제너 다이오드(Zener Diode) 시험 시험하는 제너 다이오드 부품명은 1N5231으로 Lead 타입의 부품이다. 이 부품을 디지털 멀티미터와 V-I 특성 커브 트레이서로 시험한다.
디지털 멀티미터를 이용한 제너 다이오드 시험 역방향 바이어스 측정
시험 결과
V-I 특성 커브 트레이서를 이용한 제너 다이오드 시험 정류 다이오드, 쇼트키 다이오드 등의 다른 다이오드들은 순방향 바이어스나 역방향 바이어스에서 전류를 차단하는 기능을 사용하기 때문에 역방향 전압 값을 측정하기 보다는 차단하는 기능을 위주로 측정한다. 그래서 멀티미터나 V-I 특성 곡선을 측정할 때도 역방향 바이어스에서는 전류가 차단되는지를 확인했었다. 하지만 제너 다이오드의 경우, 대부분 역방향 바이어스에서 발생되는 제너 항복 현상에 의한 정전압을 이용하여, 정전압을 만들거나, 과전압으로부터 보호하는 용도로 사용되기 때문에, 제너 항복 전압 값이 매우 중요하다. 그래서V-I 특성 커브로 제너 전압을 측정하는게 매우 중요하다. 또한, 일반 정류 다이오드나 쇼트키 다이오드의 역방향 전압을 커브 트레이서로 측정하게 되면, 지속적인 큰 역방향 전압을 인가하여 역방향에서 도통될 때, 전류가 흐르면서 생기는 열에 의해 부품이 파괴될 확률이 매우 높다. 하지만제너 다이오드의 경우, 제너 전압을 측정하여도 제너 전압을 사용하도록 부품이 만들어졌기 때문에, 부품이 파괴되거나, 고장나지 않아 안전하게 시험이 가능하다. 그래서 ABI 사 보드마스터 장비에 포함된 AICT 모듈의 V-I Tester 기능을 통해 제너 다이오드의 V-I 특성 곡선을 시험한다. 제너 다이오드 V-I 특성 곡선 측정
① 보드마스터 전원을 인가하고, SYSTEM8 Ultimate 소프트웨어를 실행한다.
[제너 다이오드 1N5231 V-I 특성 곡선 측정화면] 시험 결과 역방향에서는 약 5.1V까지 거의 전류가 흐르지 않다가 약 5.1V에서 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있다. 그래서역방향에서도 정상임을 알 수 있다. 위와 같은 V-I 특성곡선이 제너 다이오드의 특성 곡선이고 부품마다 제너 전압의
차이가 있을 뿐이므로 저 특성곡선을 모양을 기억할 필요가 있다.
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