[왕초보]
다이오드(Rectifier Diode)
vs 스위칭다이오드(Switching Diode)
vs 쇼트키다이오드(Schottky Diode)
셋 다 같은 역활을 하는 다이오드이며, 약간 특성이 다르다고 보면 됩니다..
기본 특성은 순방향으로 길을 열어준다고 보면 되요.
일반적으로
정류다이오드(Rectifier Diode) /
패스트 스위칭 다이오드(Fast Switching Diode) /
쇼트키 배리어 다이오드(Schottky barrier Diode = SBD)라 합니다.
회로상의 기호는 다음과 같이 표시 되죠.
[그림1]
셋 다 여러가지 용도로 사용되지만
일반적인 디지털 회로 관점에서 설명해 봅니다.
다이오드는 주로 신호 분리 및 전원 분리용으로 사용됩니다.
[그림2]
위 그림과 같이 Control Signal이 2개 이상일 경우 주로 사용됩니다.
Signal1이 High일때 Signal2와는 영향을 주거나 받지 않고 OUTPUT을 HIGH로
Signal2가 High일때 Signal1와는 영향을 주거나 받지 않고 OUTPUT을 HIGH로
로 만들죠.
여기서 Diode를 소전류용로 쓰면 신호용이고(1A 미만)
대전류(전원용)으로 쓰면 전원용이 되겠습니다.(1A 이상)
Singal이 배터리같은 전원소스일때 대전류용을 쓴다고 보면 됩니다.
디지털 회로에서 제일 잘 쓰이는 경우는 아래와 같아요.
[그림3]
[그림3]과 같이 쉬운 예로 리튬이온 배터리의 4.2V를 입력으로 받아
3.3V로 출력하는 전원IC(LDO)가 있다고 합시다.
LDO의 ON/OFF 핀에는 Signa1과 Signal2가 다이오드를 통해 연결 됩니다.
회로에서 각 Signal은 서로 영향을 주지 않고
독립적으로 LDO를 켤 수 있게 됩니다.
물론 Signal1과 Signal2 모두 0이 되어야 LDO는 OFF가 되겠죠.
일반적으로 Signal1은 장치의 ON/OFF 버튼과
Signal2는 충전기의 USB 전원 등과 연결됩니다.
그럼, 버튼을 누르거나 충전기를 연결하게 되면
장치가 구동하게 되겠죠?^^
기초학습은 여기까지 하고
여기서 정류 다이오드와 스위칭/쇼트키 다이오드의 차이점
을 살펴봅니다.
큰 차이점은 이름에서 보이다시피 속도입니다.
다음의 실험을 통해 차이점을 간단히 살펴보겠습니다.
[그림4]
[그림4]와 같은 회로가 있다고 하죠.
1N4002 는 일반 다이오드(정류다이오드/Rectifier Diode)
1N4148 은 스위칭 다이오드(Fast Switch Diode)
1N5817 은 쇼트키 다이오드(Schottky Diode) 입니다.
VG1인 전원에 3V, 1KHz의 구형파(Square wave)를 입력하면 어떻게 될까요?
[그림5]
결과를 볼까요?
[그림6]
[그림6]에서 처럼 순서대로
VM1-정류다이오드 : 구형파를 잘 출력하고 있습니다.
하지만 아래쪽에 약간 튀어나온 부분이 보이죠?
스위칭 다이오드에 비해 회복시간이 짧아 그렇습니다.
VM2-스위칭다이오드 : 역시 구형파를 잘 출력하고 있습니다.
VM3-쇼트키다이오드 : 구형파를 잘 출력하고 있지만 앞선 두 파형보다 전압이 높습니다. 거의 원래 모양의 구형파를 출력하고 있습니다.
일반다이오드는 문턱전압이 0.6~0.7V 이지만 쇼트키 다이오드는 문턱전압 0.4~0.5V 이기 때문에 나타나는 현상입니다.
(문턱전압이 일정하진 않아요. 사용하는 전류가 높아지면 문턱전압도 다소 올라간답니다.)
[그림7]
이번엔 VG1인 전원에 3V, 100KHz의 구형파(Square wave)를 입력하면 어떻게 될까요?
[그림8]
[그림8]에서 처럼 순서대로
VM1-정류다이오드 : 전압이 변화하는 구간에서 거의 회복을 하지 못하고 있습니다.
스위칭 다이오드에 비해 회복시간이 짧아 그렇습니다.
VM2-스위칭다이오드 : 구형파를 잘 출력하고 있는나,
전압이 변화하는 구간에서 밑으로 튀는 부분이 있네요.
(실험에 사용한 다이오드는 1N4148인데 100KHz 신호에서는 더 빠른 다이오드를 사용해야 함을 알수 있습니다.)
VM3-쇼트키다이오드 : 구형파를 잘 출력하고 있으며, 거의 원래 모양의 구형파를 출력하고 있습니다.
결론적으로
실험에서 알수 있듯이
스위칭/쇼트기 다이오드를 사용하는 이유는
빠른 신호를 처리할 경우
일반 다이오드로는 스위칭 타임을 따라가기가 힘들어
회복 시간이 짧은
스위칭/쇼트키 다이오드를 사용하면 됩니다.
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