다이오드(Diode)개념과 정류기능

 

📍 다이오드(Diode)란 ? 

 

 

 다이오드(diode)란 전류가 한 방향으로만 흐르도록 하는 반도체 부품으로 정류(AC-DC)에 주로 사용된다. 일반적인 회로에서는 원래 전류가 한 방향으로 흐른다. 전자 회로에서 전류는 전원의 (+)에서 (-)로 흐르는 방향으로 설계된다.

 

 회로가 정상적으로 동작한다면 역방향 전류가 흐를 일이 별로 없다. 하지만 실제로는 역방향 전압이 거릴 수 있는 상황이 많기 때문에 다이오드를 사용하여 전류의 방향을 한 방향으로 조절하는 것과 역방향 전압이 걸렸을 때 다이오드가 충분한 내압을 가져야 회로가 안전하게 동작한다. 

 

1️⃣ 다이오드의 역할

✅ 전원 극성이 바뀔 가능성이 있을 때 

• 전원을 잘못 연결할 경우 회로가 손상될 수 있다. 
• 다이오드를 전원 입력 부분에 보호 다이오드로 추가하면, 전원을 거꾸로 연결해도 회로가 망가지지 않는다.

✅ 교류(AC) 회로에서 정류 역할을 할 때

• 교류(AC)전원은 전압이 +, -방향으로 번갈아 바뀐다. 
• 다이오드를 사용해서 한쪽 방향의 전류만 흐르게 하면 직류(DC)로 변환 가능하다 
• 이때, 다이오드는 교류의 반대 방향 전압을 버텨야 하므로 내압이 중요하다. 

✅ 전자기 유도에 의해 순간적으로 높은 역방향 전압이 발생할 때

• 코일, 모터, 릴레이 같은 부품은 전원이 꺼질 때 순간적으로 높은 역전압을 발생시킨다. 
• 이때 다이오드를 추가하면, 역전압을 다이오드가 흡수해서 보호한다. 

 

위와 같이 전원보호, 교류 / 직류 변화 , 스위칭 및 신호 처리, 서지 전압 보호 등 여러가지 이유로 거의 모든 회로에 다이오드가 들어간다.

 

실생활 예시)

우리가 사용하는 대부분의 전자제품들은 DC직류 전원을 사용하는데 발전소에서 집까지는 AC교류를 보내준다. 이때 AC를 DC로 변환해주기 위해 다이오드가 사용된다. 

 

2️⃣ 다이오드의 정류기능

 

먼저 다이오드의 정류기능을 보기 전에 교류와 직류가 무엇인지 살펴보자. 

• 교류(AC) : 시간이 지남에 따라 전압의 극성이 주기적으로 바뀌는 전류를 말한다.
• 직류(DC) : 직류는 전류의 크기와 방향이 시간에 따라 변하지 않고 항상 일정한 전류를 말한다. 

교류를 직류로 변환하는 과정을 정류(Rectification)이라 하고 이는 특정 회로를 통해서 이루어진다. 교류는 전압과 전류의 방향이 주기적을 바뀌지만, 정류 회로는 전류가 한 방향으로만 흐르게 하여 직류로 변환한다. 이때, 다이오드가 중요한 역할을 한다. 

 

 다이오드는 앞서 말한것과 같이 한 방향으로만 전류를 흐르게 하고, 반대 방향으로는 차단하는 성질을 가진다. 이 성질을 이용하여 교류를 직류로 변환하는데, 대표적인 정류 방식은 반파 정류와 전파 정류가 있다.

 

전파 정류회로에서의 전류흐름

 위의 이미지는 전파 정류의 원리를 보여준다. 브리지 정류 회로(Bridge Rectifier)를 사용하여 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 과정이다. 다이오드를 적절히 배열하여 교류전원과 연결하면, 교류로 인해 인가 전류의 방향이 주기적으로 바뀔지라도 항상 부하요소인 R을 통과하는 전류 방향은 일정하게 유지된다. 결과적으로 부하 저항 (R)을 흐르는 전류 방향은 유지되고 출력 전압이 양수(+)인 직류 형태로 변환된다. 

 

 

 

다이오드의 이러한 원리를 이해하기 위해서 반도체에 대한 지식이 조금 필요하다. 자세한 내용은 아래의 블로그를 참고해서 살펴보길 바란다. 

https://gdnn.tistory.com/11

[다이오드] 다이오드란? 다이오드의 원리, 다이오드의 역할

 

 

 

 

 

Reference

 

▪ https://m.blog.naver.com/lumi-nous/222581668732

전자부품 기초 상식 : 다이오드(Diode)란?

 

▪ https://m.blog.naver.com/anatole_elec/222398255921

전기상식 : 교류(AC)와 직류(DC)의 차이

 

 

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