물리응용실험 - 정류다이오드, 제너 다이오드의 특성 실험

물리응용실험 - 정류다이오드, 제너 다이오드의 특성 실험

* 실험목적
p-n접합형 반도체 다이오드의 정 특성과 제너다이오드의 역 특성을 측정하고 다이오드의 정류작용의 원리를이해한다.

* 실험원리
게르마늄과 실리콘은 4족 원소로서 이들 원자는 이웃 4원자의 4개 전자를 공유하는 결정상태에 있다. 이들 전자는 결합력이 강해 순수한 게르마늄이나 실리콘의 결정은 아주 큰 저항을 가지고 있다. 이 결정에 불순물이 들어가면 일반적으로 저항이 감소한다. 특히 인이나 기타 5족 원소의 미량을 순수한 게르마늄의 용융 상태에 첨가시켜 천천히 냉각시키면 결정에는 인 원자가 산재하게 된다. 정상적인 인의 원자는 5개의 원자가 전자를 가지고 있으며, 이중 4개만 결정구성에 쓰여지고 1개의 여분의 전자가 남게되어 결정에 전위를 걸어주면 비교적 자유로이 이동하게 된다. 그리하여 그 결정은 도체가 되며 첨가된 불순물은 전기 저항을 상당히 감소시키는 역할을 하고 있다. 결정내의 인 원자는 각각 1개의 전자를 잃어 양이온이 된다. 이들 인 원자는 결정에 얽매여 있기 때문에 전류로서 나타내지 못한다. 이와 같이 2족의 불순물이 첨가된 전도체를 n형 반도체라 하며 이러한 결정에서 전류는 음 전하의 이동으로 구선된다.
이와 반면에 갈륨과 같은 3족 원소는 3개의 원자가 전자를 소유하고 있기 때문에 결정 내에 속박된 갈륨 원자는 이웃 4개의 게르마늄의 원자 중 3개만 결합하고 1개의 결함 수는 비어 있게 되어 결정 격자에 홀을 형성한다. 이와 같은 반도체를 p형 반도체라 한다.
이와 같은 n형 반도체를 접합시켜 놓은 것이 반도체 다이오드이다. p-n접합 다이오드의 동작원리는 [Fig 9-1](a)-(d)에 표시하였다.

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