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【회로이론】 7-1강. 다이오드 실험

 

7-1강. 다이오드 실험

 

추천글 : 【회로이론】 7강. 다이오드 


 

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

 

 

 

A1. 

 

 

 

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

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. 

 

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

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

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 

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 

 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. 

 

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

① VProbe1 = V1 - VProbe2임이 자명하므로 VProbe2를 기준으로 설명 

② 약 0.7 V 정도의 문턱전압이 관찰됨

③ Shochley 다이오드 모델에서 말하는 지수함수 개형을 보여줌

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

① VProbe1 = V1 - VProbe2임이 자명하므로 VProbe2를 기준으로 설명 

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

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

① VProbe1 = V1 - VProbe2임이 자명하므로 VProbe2를 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