Microsoft PowerPoint - Ch3

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정헌 유
6 years ago
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1 Ch. 3 Special Purpose Diodes

2 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) 광학다이오드 광방출다이오드 (LED) : 빛을방출하는다이오드 광다이오드 (Photodiode) : 빛을검출하는다이오드 광방출다이오드 (LED: light emitting diode) 전계발광 (electroluminescence): 순방향바이어스 : n영역의자유전자 p 영역으로이동, 정공과재결합 광과열에너지방출 표면 photon ( 광자 ) 발생 Doping 물질에따라서색을결정 GaAs: 적외선 (Infrared: IR) GaAsP: Yellow or red GaP: Green or red 21

3 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) LED LED 바이어스 : 1.2 ~ 3.2 V 광방출 : 빛의파장 (wavelength: λ) 가시광선인지적외선인지결정 가시광 : 590 nm(yellow), 540 nm(green), 660nm(red) 적외선 : 940 nm LED 방사패턴 : 방사패턴이좁을수록특정방향에조사

4 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) LED LEDs emit a specific range of wavelengths which depend d on the construction and dye material used. The wavelength is given on the specification sheet. LEDs are available for visible light and infrared. put (normalized d) Light out λ, wavelength (nm) Q: peak wavelength of a green LED?

5 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) LED Another characteristic shown in specification sheets is the radiation pattern for the LED. This plot is an example of a typical pattern in which light is concentrated in one direction A wider viewing angle will show a wider pattern such as the TLDR5400: Light Light output output

6 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) LED 규격표 최대역전압, 최대순방향전류, 순방향전압강하 그래프 : 파장, 방사패턴 복사광도와발광 복사강도 (axial radiant intensity) I e : 출력전력 /steradian - 5 mw/sr (at IF = 20 ma), sr 은고체각측정단위 발광 (Irradian: E): 전력 /mw/cm 2 E = I e /d 2 e 예제 3-10 LED 데이터 ( 그래프 ) 로부터 최대출력 = 35 mw 910 nm 에서복사강도? I e = (0.25)(35 mw) = 8.75 mw 그림 () (c) I F = 20mA 순방향전압강하? V F = 1.25 V (I F = 20mA) 그림 (b) I F = 40mA 복사강도? I e 10 mw/sr 그림 (e) d = 10 cm 최대발광? E = I e /d 2 = (35 mw/sr)/(10cm) 2 = 0.35mW/cm 2

7 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) TSMF 1000 data sheet

8 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) TSMF 1000 data sheet (b) (c) (d) (e)

9 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) LED Example: A certain bright red LED drops 2.22 V at a maximum current of 20 ma. What series resistor is required to limit the current to 20 ma from a 5.0 V source? Rs Solution: 5V + 2.2V Imax = 20 ma Vs VLED 50V V R = = = 180 Ω I 20 ma

10 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) LED Example: A certain bright red LED drops 2.22 V at 20 ma. What power is dissipated by the LED? Solution: P = IV = 20 ma 2.2 V = 44 mw ( )( )

11 광다이오드 응용 : 7-segment DISPLAY

12 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) 광다이오드 (Photodiode) 역방향바이어스로동작하는소자 PN 접합이광에노출될때역방향전류발생 광의강도에따라전류증가 암전류 (dark current) 조사되는빛이없을때역방향전류로거의 무시 Dark current Reverse cu urrent, ( I λ ) 0 Irradiance, H 31

13 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) 광다이오드 (Photodiode): 그래프해석 V R = 10V, I λ (light current), 소자저항 (device resistance) R R? Irradiance E = mw/cm 2 I λ μa A R R = V R /I λ = 10/1.4μ = 7.14 MΩ E = 20 mw/cm 2 I λ 55μA R R = 10/55μ = 182 kω 빛의강도로제어되는가변저항소자 V R 빛 E R L R L 에서 voltage drop 으로탐지한다. R R

14 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) TEMD 1000 data sheet

15 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) TEMD 1000 data sheet (b) (c) (d)

16 3-4. 광학다이오드 (Optical diodes) 광다이오드 (Photodiode) Ex TEMD 1000 photodiode datasheet V R = 10 V 에서 Maximum dark current? Solution: datasheet Basic characteristics 참고 Reverse dark current I ro = 10 na ( 최대 ) 파장 (λ) 이 850 nm에서 irradiance ( 발광 ) 1mW/cm 2 에대한 reverse light current? 단, device angle = 10 (maximum irradiance 기준 ) 이고 reverse voltage = 5V. Solution: datasheet 그림 (d) 참고 최대상대감도 (=1) 인파장이 950 nm에서 reverse light current = 12 μa datasheet 그림 (b) 참고 파장 850nmdml 상대감도 (relative spectral sensitivity) = 0.6 I λ = I ra = μa = 7.2 μa datasheet 그림 참고 device angle 10 는 0.82이므로 I λ = I ra = μa = 5.9 μa

3-5. 기타다이오드 (Other types of diodes) 레이져다이오드 (Laser diode) Laser 다이오드 : Coherent light-협대역파장방출 LED : Incoherent light 광대역파장방출 Highly reflective end Anode + p Partially reflective end Depletion region

17 3-5. 기타다이오드 (Other types of diodes) 레이져다이오드 (Laser diode) Laser 다이오드 : Coherent light-협대역파장방출 LED : Incoherent light 광대역파장방출 Highly reflective end Anode + p Partially reflective end Depletion region 쇼트키다이오드 (Schottky diode) pn junction n 바이어스변화에빠른속도로응답, 고주파, 고속스위칭에사용 Metal-silicon junction 핀다이오드 (PIN diode) 역방향바이어스 : 일정한커패시터처러동작 순방향바이어스 : 가변저항처럼동작 터널다이오드 (tunnel diode) Cathode Anode n region A n n region intrinsic region Metal region K p region p i n Anode Cathode Cathode A 0 I F B Tunneling current Negativeresistance region C V F 부성저항 (negative resistance) 특성갖음, 발진기와마이크로파증폭기응용 전류안정다이오드 (current regulator diode): 일정전류를유지 cf. 제너다이오드 : 일정전압유지 계단복구다이오드 (Step-recovery diode) 순방향 역방향 일때축적된전하를빨리방출 fast switching time I D, diode current (ma) Z V K V I L I P & Z V T POV VHF 와빠른스위칭응용 V AK, anode-cathode voltage (V) 36

18 Common Diode Symbols Zener Light-emitting Photo Varactor Laser Schottky PIN Tunnel Current-regulator

19 Homework (P ) - All Examples - Selected Problems: 1, 2, 5, 8, 10, 11, 12, 16, 18, 20, 21, 25, 26 38

24 Ch. 4 Bipolar Junction Transistor (BJT)

25 트랜지스터의구조 2

26 기본적인트랜지스터의동작 BE 접합순방향바이어스공핍층폭좁아짐 BC 접합역방향바이어스공핍층폭넓어짐 3

27 기본적인트랜지스터의동작 E 영역 (N) 에서 B 로쉽게확산 ( 전자, e) B 영역 : 폭이좁고소수정공존재 ( 적은불순물도핑 ) 확산된전자는일부만이 Base에서재결합 Base 전류 확산된전자의대부분은 BC 영역 ( 역방향 ) 의 (+) 단자로이동 Collector 전류 4

28 기본적인트랜지스터의동작 BJT 전류 I E = I C + I B 5

29 트랜지스터특성과파라미터 직류베타 (β DC ) 와직류알파 (α DC ) β DC 컬렉터전류와베이스전류의비 ( 전류이득 ) 20 ~200 β = DC I C I B α DC 컬렉터전류와이미터전류의비 0.95 ~ 0.99 < 1 α DC = I I C E β DC 와 α DC 의관계 I E = I C + I B I E /I C = 1 + I B /I C 1/α DC = 1 + 1/β DC =(1 + β DC )/β DC Ex.4-1 β DC = α DC 1-α DC α DC = β DC 1 + β DC Q. I B =50μA, I C =3.65mA, β DC, I E? A. β I I 3.65mA = 50μA C DC = = B 73 I E = I C + I B =3.65mA+ 50μA=3.70mA 6

30 트랜지스터특성과파라미터 직류전압해석 전류 전압 : I E, I C, I B : V BE, V CB, V CE 바이어스 : V BB, V CC V BE 0.7V : pn 접합 BE I B =(V BB - V BE )/R B V CE = V CC - I C R C = V CC (β DC I B )R C V CB = V CE V BE I E I C ( I E = I C /α DC ) 7

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