Qucs(12)-제너 다이오드(Zener diode)의 출력전압

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Qucs(12)-제너 다이오드(Zener diode)의 출력전압

gigasound 2021. 8. 31. 13:24

제너 다이오드의 정전압

먼저 Qucs의 설치와 기본적인 사용 방법은 아래 내용을 참조하시면 됩니다.

https://medialink.tistory.com/111
https://medialink.tistory.com/112?category=959576
https://medialink.tistory.com/113?category=959576

제너다이오드는 일반 다이오드와 다르게 역전압으로 신호를 인가하면 특정 전압 $V_{z}$ 이상에서 전압의 변화가 거의 없는 다이오드입니다. 그래서 정전압 특성을 얻고 싶을 때 사용합니다.

이때 제너다이오드에 흐르는 전류 $I_{z}$ 는 특정 값을 넘으면 다이오드가 파괴됩니다.

그래서 LED를 사용할 때처럼 제너다이오드에 저항을 직렬로 연결해서 안정화시켜줍니다.

아래는 제너다이오드 1N749를 위한 회로로 $V_{z} = 4.3 V$ , $I_{z} = 20 m A$ 이고 입력 전압이 9V입니다.

다음과 같이 직렬 저항을 구합니다.

$R_{z} = \frac{V_{i n} - V_{z}}{I_{z}} = 235 Ω$

그러면 제너다이오드의 전압은 4.32V이며 전류는 19.9mA로 안정적입니다. 이때 제너다이오드의 출력이 없는 상태이므로 무부하 조건이라고 합니다.

제너다이오드의 부하 영향

다음과 같이 부하 저항 $R_{1} = 100 Ω$ 이면, 제너 다이오드가 항복 전압에 도달하지 못해서 동작하지 않습니다.

부하 저항 $R_{1} = 1 k Ω$ 이면, 제너 다이오는 동작하지만 무부하 상태와 약간의 차이가 발생합니다.

부하 저항 $R_{1} = 10 k Ω$ 이 되니 무부하 상태와 거의 같은 특징의 제너다이오드로 동작합니다. 즉, 부 하저 향의 영향을 받고 있다는 의미입니다.

이런 부하의 영향을 줄이기 위해서 제너다이오드 출력에 voltage follower를 연결해서 부하의 영향을 줄여 보겠습니다. 이때 조심해야 할 것은 부하의 크기가 오피 앰프의 출력 임피던스 보다 작으면 안 됩니다. TL071의 출력 임피던스는 $125 Ω$ 이므로 이보다 큰 부하를 연결하면 됩니다.

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