p-n 접합 다이오드에 순방향 전압을 걸었을 때 작동

Question

p형 반도체와 n형 반도체를 접합한 다이오드에 순방향 전압을 인가하면 p형의 양공과 n형의 전자가 접합면으로 이동하여 전류가 원활하게 흐르게 되는 정류 작용 원리를 가르쳐주세요.

Answer 1

안녕하세요.

p형과 n형은 붙이면 접합면에 전자와 정공이 서로 확산되면서 전류가 쉽게 흐르지 않는 영역이 생겨요. 이것을 공핍층이라고 하죠.

여기에 순방향 전압을 걸면 이 장벽이 낮아져서 전자와 정공이 접합면을 넘어 이동하기 쉬워져요. 그래서 전자는 n형에서 p형으로, 정공은 p형에서 n형으로 이동하면서 전류가 크게 증가하죠. 반대로 역방향 전압에서는 장벽이 더 높아져 전류가 거의 흐르지 않게 돼요.

간단히 말해 전압을 한쪽 방향으로 걸었을 때만 전하가 넘어가기 쉬운 구조라서 정류 작용이 나타나는 거예요.

감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.

P-N접합 다이오드에 순방향 전압을 걸면 공핍층이 얇아지고 전위 장벽이 낮아져서 P형의 양공과 N형의 전자가 접합면을 쉽게 넘어가 전류가 잘 흐릅니다. 반대로 역방향은 공핍층이 넓어져 전류가 거의 안 흐르는데 이게 정류 작용이랍니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

p-n 접합 다이오드에 순방향 전압을 걸면 p형 쪽에는 양의전압 n형 쪽에는 음의 전압이 연결됩니다 이때 접합부의 공기층과 전위 장벽이 얇아지면서 p형의 양공과 n형의 전자가 접합면을 넘어 이동하기 쉬워집니다 전자와 양공이 서로 반대 방향으로 이동하면서 다이오드 내부에 큰 전류가 흐르게 됩니다 반대로 역방향 전압에서는 공핍층이 넓어져 전류가 거의 흐르지 않기 때문에 이러한 특성을 이용해 한쪽 방향으로 전류를 흐르게 하는 정류작용이 이루어집니다

Answer 4

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

p형과 n형을 붙이면 접합면 근처에서 n형의 전자가 p형으로, p형의 양공이 n형으로 확산해 서로 만나 사라져요. 그 자리에는 움직이지 못하는 이온만 남아서 n형 쪽은 양전하, p형 쪽은 음전하를 띤 공핍층이 생기고, 이 전하가 만드는 전기장이 더 이상의 확산을 막는 전위 장벽이 돼요. 실리콘에서는 약 0.7V예요.

p형에 +, n형에 −를 연결하는 순방향 전압을 걸면 외부 전압이 이 장벽을 깎아내요. 양공과 전자가 접합면 쪽으로 밀려와 공핍층이 얇아지고, 장벽을 넘은 전자와 양공이 반대편으로 넘어가 재결합하면서 전류가 이어져요. 전류는 전압에 따라 지수적으로 늘어나서, 0.7V 근처를 넘어서면 상온에서 전압이 약 60mV 오를 때마다 전류가 10배씩 커져요.

전압을 반대로 걸면 양공과 전자가 접합면에서 멀어지며 공핍층이 넓어지고 장벽이 높아져서, 소수 운반자에 의한 아주 작은 누설 전류만 흘러요. 그래서 교류를 넣으면 한쪽 방향 반주기만 통과하는 정류가 일어나요. LED는 이 재결합에서 남는 에너지를 빛으로 내보내요 :)

Answer 5

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

P-N 접합 다이오드의 순 방향 전압을 걸어 주면은 전기가 원활하게 흐르게 됩니다. 그 이유는 P형에는 플러스 성질이 양공이 많고 N형에는 마이너스 성질인 전자들이 가득하죠. 그런데 P형 쪽에 플러스 전압을 걸고 N형 쪽에 마이너스 전압을 인가해 주기 때문입니다. 그래서 서로 같은 극성끼리 밀어내는 힘이 크게 발생합니다. 그 결과 양공과 전자가 가운데 접합면 쪽으로 빠르게 밀려나가는 거죠.

이렇게 접한면으로 밀려난 양공이랑 전자는 서로 쉽게 만나서 사라져 버립니다. 원래 가운데에 존재하던 장벽인 공비층이 순방향 전압 때문에 순식간에 얇아지기 때문입니다. 그래서 전자가 장벽을 쉽게 넘어가고 P형 쪽으로 계속 흘러갈 수가 있게 되는 거죠. 거기다가 외부 전원에서는 계속해서 전자를 공급해 주고 있기 때문에 한쪽 방향으로만 전류가 지속적으로 흐르는 정류 작용이 계속 일어날 수가 있는 겁니다.