【회로이론】 7-1강. 다이오드 실험

7-1강. 다이오드 실험

 

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Q1. 아래 회로도에서 R1 양단에 걸리는 전압을 SIMetrix로 확인하여라. 실제 다이오드 D1N4148의 문턱 전압은 얼마인가? 분석 설정: Transient, 0.1 sec.

 

 

 

A1. 

 

 

 

⑴ 포인트 1. 이상적인 다이오드 + 무한한 분해능이면 정현파에서 양의 부분이 출력됨

① 실제 다이오드이므로 문턱전압만큼 출력전압이 아래로 평행이동

② 무한한 분해능이 아니므로 매끄러운 곡선이 아니라 다소 거친 그래프를 보여줌

⑵ 포인트 2. D1N4148의 문턱전압은 0.7118 V임

 

 

Q2. 아래 회로도에서 R1의 양단에 걸리는 전압을 SIMetrix로 확인하여라. R1 저항의 크기는 10 Ω, 100 Ω, 1 kΩ, 10 kΩ이다. 분석 설정 : Transient, 0.05 sec, multi-step.

 

 

A2. 

 

⑴ 포인트 1. 피크값이 저항에 따라 다른 것은 시간분해능 한계상 피크값이 조금 방전된 이후를 보여주기 때문

⑵ 포인트 2. 피크 이후 저항이 작을수록 방전속도가 큼

① 피크 이후 다이오드에 역방향 바이어스가 걸림 : 커패시터는 순수하게 전원으로 작용하여 방전됨

② 저항 감소 → 전류 증가 → 커패시터 전하량 감소속도 증가 → 커패시터 전압 감속속도 증가

⑶ 포인트 3. 방전 후 커패시터 전압이 전원 전압을 만나면 커패시터 전압이 증가하기 시작

① 저항이 작을수록 커패시터 전압 감소속도 증가

② 따라서 저항이 작을수록 커패시터 전압 증가 시점이 빠름

⑷ 결론 : 저항이 클수록 전압이 더 평준화됨 

 

 

Q3. 아래 회로도에서 R1의 양단에 걸리는 전압을 SIMetrix로 확인하여라. 분석 설정 : Transient, 0.2 sec. 

 

 

A3. 

 

 

⑴ D3 다이오드 위의 전위를 V₀, C4 커패시터 위의 전위를 V₁이라고 하자.

⑵ V₀의 함수 : 클램핑 회로

 

 

⑶ V₁의 함수 

① D2 다이오드는 항상 순방향 바이어스

② C4 커패시터와 R1 저항의 부하효과가 없으면 V₁ = V₀ 

③ 커패시터가 있는 회로는 전압을 평준화하는 효과가 있음

④ C4 커패시터의 커패시턴스가 충분히 작지 않으므로 초기 전원전압을 충분히 따라가지 못함

 

 

 

Q4. 아래 회로도에서 R1 양단에 걸리는 SIMetrix로 확인하여라. 분석 설정 : Transient, 0.6 sec.

 

 

A4. 

⑴ 전압 프로파일

 

 

⑵ 클램핑 회로 동작

 

 

⑶ 저항의 크기에 따른 그래프의 개형

① 10 Ω

 

 

② 1 kΩ

 

 

③ 100 kΩ

 

 

⑷ 포인트 1. 0 ~ 100 ms 구간에서 부하전압이 0이 아니라 양의 값을 띰

① 이상적인 클램핑 회로가 아니기 때문

② 저항이 작을수록 커패시터와 접지의 거리가 가까워지는 효과를 주어 VC1, constant이 -5에 가까워짐

③ 따라서 저항이 작을수록 0 ~ 100 ms 구간에서 부하전압이 0에 가까움 

⑸ 포인트 2. 100 ms ~ 200 ms 구간에서 저항이 작으면 전류가 증가하고 전하 손실이 커져서 커패시터 전압크기가 빨리 감소 

⑹ 포인트 3. 최초에 튀는 전압을 보이는 것은 시간 해상도 때문 

 

 

Q5. 아래 회로도에서 R1과 R2의 양단에 걸리는 전압을 SIMetrix로 확인하여라. 그래프를 해석하여 제너 다이오드 BZX79-4V7에 대해 알 수 있는 것을 서술하여라. 분석 설정 : DC Sweep, Device V1, -5 ~ +5, Linear.

 

 

A5. 

 

⑴ 포인트 1. 전원 전압 ＜ 0 : BZX79-4V7 다이오드에 순방향 바이어스

① V_Probe1 = V1 - V_Probe2임이 자명하므로 V_Probe2를 기준으로 설명 

② 약 0.7 V 정도의 문턱전압이 관찰됨

③ Shochley 다이오드 모델에서 말하는 지수함수 개형을 보여줌

⑵ 포인트 2. 0 ＜ 전원 전압 ＜ 5 : BZX79-4V7 다이오드에 역방향 바이어스

① V_Probe1 = V1 - V_Probe2임이 자명하므로 V_Probe2를 기준으로 설명 

② R1과 R2가 전원 전압을 1 : 10으로 분배함 (∵ 옴의 법칙)

⑶ 포인트 3. 5 ＜ 전원 전압 : BZX79-4V7 다이오드에 역방향 바이어스

① V_Probe1 = V1 - V_Probe2임이 자명하므로 V_Probe2를 기준으로 설명 

② 약 5 V의 항복전압이 관찰됨

③ 전류-전압 특성이 순방향 바이어스와 다름

○ 순방향 바이어스 : 전류-전압 특성이 비선형적임 (지수함수 개형)

○ 역방향 바이어스 : 전류-전압 특성이 정전압 특성

 

입력 : 2019.11.24 10:46