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1. 개요
1.1. 실험 목적
실험 목적은 전기회로 내에서 다이오드의 기초적인 작용을 이해하고 교류를 여과하고 정류하는 방법을 실험으로 알아보고 전파 정류와 반파 정류의 차이를 이해하는 것이다. 또한 정류회로 내에서 축전기의 역할을 이해하는 것이다.
2. 이론적 배경
2.1. 다이오드의 기본 원리
다이오드의 기본 원리는 다음과 같다. 다이오드는 전기 회로에서 한 방향으로만 전류가 흐르도록 하는 반도체 소자이다. 다이오드는 순방향 전압이 걸리면 낮은 저항을 가지지만, 역방향 전압이 걸리면 매우 높은 저항을 가진다. 이러한 특성으로 인해 다이오드는 교류를 직류로 변환하는 정류 작용을 할 수 있다.
다이오드의 내부 구조는 p-n 접합으로 이루어져 있다. p-n 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합이 일어나며, 이로 인해 전류는 한 방향으로만 흐르게 된다. 순방향 바이어스가 걸리면 다이오드 양단의 전압 강하가 발생하는데, 일반적으로 실리콘 다이오드의 경우 약 0.6-0.7V, 게르마늄 다이오드의 경우 약 0.3V 정도이다.
이와 같은 다이오드의 특성은 다양한 전기전자 회로에 활용된다. 정류 회로, 검파 회로, 클리핑 회로, 클램핑 회로 등에서 다이오드가 사용되며, 또한 스위칭 소자나 증폭기의 바이어스 회로 등에서도 사용된다. 특히 정류 회로에서 다이오드는 교류를 직류로 변환하는 핵심 소자 역할을 한다.
2.2. 반파 정류 및 전파 정류
다이오드는 전기 회로에서 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 정류 소자로 활용된다. 이를 이용하여 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 정류 회로를 구성할 수 있다. 반파 정류는 한 방향의 교류만 통과시키고 반대 방향의 교류는 차단하는 기본적인 정류 회로이며, 전파 정류는 양방향의 교류를 모두 통과시켜 정류하는 방식이다.
반파 정류 회로는 단일 다이오드를 사용하여 구성할 수 있다. 다이오드의 특성상 순방향으로는 낮은 저항을 가지지만 역방향으로는 높은 저항을 가지므로, 교류 전류가 다이오드를 통과할 때 한 방향의 전압만 통과하게 된다. 이를 통해 입력 교류 전압의 양(+)의 반주기만 출력으로 나오게 되어 반파 정류가 이루어진다.
반파 정류 회로에 축전기를 병렬로 연결하면 전압의 변화를 완만하게 유지할 수 있다. 교류 전압이 양의 반주기일 때 축전기에 충전되고, 음의 반주기일 때 축전기가 방전되면서 출력 전압의 변화를 줄일 수 있다. 축전기의 용량이 클수록 출력 전압의 변화폭이 더 작아진다.
한편 전파 정류 회로는 4개의 다이오드를 브릿지 형태로 연결하여 구현할 수 있다. 이 경우 양방향의 교류 전압이 모두 정류되어 출력으로 나오게 된다. 즉, 입력 교류 전압의 양(+)의 반주기와 음(-)의 반주기가 모두 정류되어 출...
