소신호 다이오드

소신호 다이오드란?

소신호 다이오드란 수백mA 이하의 비교적 작은 전류로 동작하는 다이오드를 말합니다.

교류 전류를 직류 전류로 변환하는 정류나 스위칭, 정전압 생성 등에 사용됩니다. 가장 잘 알려진 용도는 복조입니다.

복조는 고주파의 반송파(캐리어) 신호에 저주파의 음성 신호를 합성하여 발신하는 라디오의 전파를 다이오드의 저주파 신호만을 검출하는 특성을 이용하여 음성 신호로 음성 출력 장치에 출력하는 것을 말합니다.

소신호 다이오드의 사용 용도

소신호 다이오드는 전기기기나 정밀기기, 라디오 수신기 등 특히 고주파 용도나 스위칭 동작 등 소신호를 처리하여 전기적 동작을 하는 전자기기 제품에 사용됩니다.

작은 신호 동작으로 인해 다이오드의 최대 정격과 인가 가능한 바이어스에 주의하여 선택해야 합니다. 또한, 과도한 전류가 흐를 가능성이 있는 경우 보호회로 등을 설치하여 다이오드에 과도한 전류가 흐르지 않도록 회로를 구성해야 합니다.

소신호 다이오드의 원리

소신호 다이오드의 원리는 반도체 다이오드의 PN 접합 계면이나 금속과 반도체의 접합 계면에서 발생하는 물리적 현상을 이용하여 I-V 특성의 순방향과 역방향으로 발생하는 정류 작용을 이용한 특징적인 회로 동작에 있습니다.

소전기적 회로의 동작을 대표적인 기능인 스위칭 동작, 정류 회로, 정전압 발생으로 나누어 설명합니다.

1. 스위칭 동작

다이오드에 전압을 인가하면 일정한 방향으로만 전류가 흐르는 기능을 이용하여 스위치로 활용합니다. 순방향으로 전압을 인가하면 전류가 흐르는 것을 온 상태라고 하며, 역방향은 전압을 인가해도 전류가 흐르지 않으므로 오프 상태의 동작입니다.

쇼트키 배리어 다이오드나 PIN 다이오드는 작은 전류로 빠른 스위칭이 가능하기 때문에 비교적 동작 주파수가 높은 스위치 기능의 다이오드로 활용됩니다.

2. 정류 회로

정류는 다이오드의 특정 방향으로만 전류가 흐르는 특성을 이용하여 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 회로 동작을 말합니다. 보통은 마이너스 방향을 통하지 않는 반주파수의 전류가 되지만, 다이오드를 브리지 회로로 연결하면 교류의 마이너스 부분을 플러스로 변환하여 통전하기 때문에 전 주파수의 직류 전류로 변환할 수 있습니다.

3. 정전압 생성

제너 다이오드가 많이 사용되는 회로 동작입니다. 제너 다이오드는 역방향 전류에 관계없이 일정 범위의 정전압을 생성할 수 있는 다이오드입니다. 이 다이오드를 통해 정전압을 생성하는 회로 용도나 보호 회로로 활용되고 있습니다.

소신호 다이오드의 기타 정보

1. 소신호 다이오드의 구조 사례

소신호 다이오드의 구조는 크게 플래너형과 메사형으로 구분할 수 있습니다.

플래너형

플래너형은 가장 많이 사용되는 반도체 구조로, 실리콘 반도체 표면의 산화막 부근에 불순물 확산층을 형성하여 다이오드용 PN 접합을 만드는 구조입니다. 회로적으로 IC의 다양한 부분에 필요한 다이오드를 만들 수 있으며, 소신호 다이오드의 디스크리트 용도 외에도 IC 내부의 회로 블록으로 폭넓게 활용할 수 있는 구조입니다.

메사형

메사형은 PN접합을 산과 같은 수직형으로 형성하는 특징을 가지고 있으며, 특히 구조상 N형 부분의 면적을 넓게 할 수 있기 때문에 역방향 내압을 비교적 크게 할 수 있습니다. 이러한 특징을 살려 정류용 소신호 다이오드 등에 많이 사용되는 구조입니다.

2. 어레이형 소신호 다이오드

소신호 다이오드를 다양한 회로에 활용하는 경우, 여러 개의 다이오드를 사용하는 경우가 있습니다. 이러한 경우에 적합한 제품이 어레이형 소신호 다이오드입니다.

여러 개의 소신호 다이오드를 하나의 패키지에 집적시킨 제품이나 제너 다이오드와 쇼트키 배리어 다이오드를 복합 어레이화한 제품 등도 취급하고 있습니다. 회로면에서 다이오드의 Vf 전압을 분리하여 사용하고 싶을 때 등에 편리한 제품입니다.