반도체와 PN 접합: 한쪽으로만 흐르는 이유
다이오드와 트랜지스터는 모두 PN 접합에서 출발합니다. 순방향 전압, 역방향 차단, 온도 특성의 원리.
실리콘에 불순물을 넣으면 전자가 남는 N형, 전자가 모자란(정공이 많은) P형이 됩니다. 둘을 붙인 경계가 PN 접합입니다.
순방향과 역방향
- 순방향 (P에 +, N에 -): 약 0.6~0.7V를 넘으면 전류가 급격히 흐릅니다. 이것이 실리콘 다이오드의 순방향 전압 Vf입니다.
- 역방향: 경계의 공핍층이 넓어져 전류가 거의 흐르지 않습니다. 너무 큰 역전압을 걸면 항복이 일어납니다.
온도 특성
Vf는 온도가 1℃ 오를 때 약 2mV 줄어듭니다. 이 성질 때문에 다이오드를 온도 센서로 쓸 수도 있고, 반대로 대전류 다이오드는 뜨거워질수록 전류가 더 몰리는 열 폭주를 조심해야 합니다.
이후 단계와의 연결
| 소자 | PN 접합 구성 |
|---|---|
| 다이오드 | 접합 하나 |
| BJT | 접합 두 개 (NPN, PNP) |
| MOSFET | 게이트 전압으로 채널을 만듦, 구조상 바디 다이오드 내장 |
MOSFET 안에 숨어 있는 바디 다이오드가 인버터에서 데드타임 동안 전류를 흘려주는 길이 됩니다.
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