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1. 제너다이오드의 전압-전류 특성
1.1. 순방향 바이어스 특성
순방향 바이어스 특성은 제너다이오드가 일반 정류용 다이오드와 유사한 특성을 가진다는 것을 의미한다. 제너다이오드에 순방향 전압을 가하면 전압이 낮은 구간에서는 거의 전류가 흐르지 않다가 약 0.7V의 전압이 인가되면 급격하게 전류가 증가하는 특성을 보인다. 이는 일반 p-n 접합 다이오드의 순방향 바이어스 특성과 동일하다.
순방향 바이어스 시 제너다이오드의 전압-전류 특성곡선은 일반 다이오드와 유사한 지수함수 형태를 나타낸다. 전압이 증가함에 따라 전류도 함께 지수적으로 증가하게 된다. 그러나 일반 다이오드와 달리 제너다이오드는 순방향 바이어스 시에도 일정 전압인 약 0.7V 이상에서야 급격한 전류 증가가 관찰된다.
이처럼 제너다이오드는 순방향 바이어스 특성이 일반 다이오드와 유사하지만, 약 0.7V의 문턱전압이 존재한다는 점에서 차이가 있다. 이는 제너다이오드의 p-n 접합 구조가 일반 다이오드와 다르게 설계되어 있기 때문이다. 제너다이오드는 역방향 바이어스 특성에 초점을 맞추어 제작되므로, 순방향 특성은 부수적인 것으로 볼 수 있다.
1.2. 역방향 바이어스 특성
제너다이오드는 역방향 바이어스 상태에서 일정한 값 이상의 역방향 전압이 되면, 다이오드의 역방향 전류가 급격히 증가하지만, 전압은 일정한 값을 유지하는 특성을 가진다. 이러한 역방향 바이어스 특성은 제너다이오드의 핵심적인 성능을 나타낸다.
제너다이오드가 역방향으로 바이어스되면 아주 작은 역방향전류 I_S가 흐르는데 이 전류를 역방향 포화전류라고 한다. I_S는 역방향으로 제너전압 V_Z까지는 일정하게 유지되다가 V_Z부근부터는 역방향 전류가 급격히 증가한다. 즉 역방향 전압이 V_Z에 도달하면 제너 항복현상이 일어난다.
이 영역에서는 전압이 약간만 변동되어도 전류는 아주 크게 변동된다. 따라서 이런 특성을 이용하여 제너다이오드는 전압조정기(Voltage regulator)에 응용된다. 실험 결과에서도 확인할 수 있듯이, 제너다이오드에 걸리는 전압이 약 7V 내외로 정전압이 정해졌고, 전류의 변화에도 불구하고 전압이 일정하게 유지되는 것을 볼 수 있다. 이는 제너다이오드의 역방향 바이어스 특성에 의한 것이다.
즉, 제너다이오드는 역방향 바이어스 상태에서 일정 전압 이상에서 급격한 전류 증가 특성을 보이는데, 이를 이용하여 정전압 회로를 구성할 수 있다. 이를 통해 입력 전압의 변동에도 불구하고 일정한 출력 전압을 유지할 수 있게 된다.
1.3. 제너 영역에서의 특성
제너 영역에서의 특성은 제너 다이오드의 핵심적인 동작 원리라고 할 수 있다. 일반적인 p-n 접합 다이오드와 달리, 제너 다이오드는 ...
