다이오드의 미터 점검
다이오드 극성의 기능
다이오드의 극성 (음극 대 양극)과 기본 기능을 판별하는 능력은 전자공학 애호가나 기술자에게 매우 중요한 기술입니다. 다이오드는 본질적으로 전기를 위한 일방향 밸브에 불과하므로, 아래 그림과 같이 DC(배터리 구동) 저항계를 사용하여 일방향성을 검증할 수 있어야 합니다. 다이오드에 일방향으로 연결하면 저항계는 (a)에서 매우 낮은 저항을 나타내야 합니다. 다이오드에 반대방향으로 연결하면 저항계는 (b)에서 매우 높은 저항을 나타내야 합니다(일부 디지털 미터 모델에서는 "OL").
다이오드 극성 결정: (a) 낮은 저항은 순방향 바이어스를 나타내고, 검은색 리드는 음극, 빨간색 리드는 양극(대부분의 계측기의 경우)입니다. (b) 리드를 반대로 하면 높은 저항이 나타나 역방향 바이어스를 나타냅니다.
다이오드 극성을 결정하는 방법?
멀티미터 사용
물론 다이오드의 어느 쪽이 음극이고 어느 쪽이 양극인지 확인하려면 "저항" 또는 "Ω" 기능으로 설정했을 때 미터의 테스트 리드 중 어느 쪽이 양(+)이고 어느 쪽이 음(-)인지 확실히 알아야 합니다. 제가 본 대부분의 디지털 멀티미터는 표준 전자 색상 코드 규칙에 따라 저항을 측정하도록 설정하면 빨간색 리드가 양(+), 검은색 리드가 음(-)이 됩니다. 그러나 모든 미터에서 이것이 보장되는 것은 아닙니다. 예를 들어 많은 아날로그 멀티미터는 "저항" 기능으로 전환하면 실제로 검은색 리드를 양(+), 빨간색 리드를 음(-)으로 만듭니다. 그렇게 하는 것이 더 쉽기 때문입니다!
옴 미터를 사용하여 다이오드 테스트 문제
다이오드를 검사하기 위해 저항계를 사용할 때 한 가지 문제점은 측정값이 정성적인 값만 가질 뿐 정량적인 값은 갖지 않는다는 것입니다. 다시 말해, 저항계는 다이오드의 전도 방향만 알려줄 뿐, 전도 시 측정되는 낮은 저항값은 아무런 의미가 없습니다.
다이오드를 순방향 바이어스할 때 저항계가 "1.73Ω" 값을 나타낸다고 해서, 그 1.73Ω이라는 수치는 기술자나 회로 설계자에게 유용한 실제 값을 나타내는 것이 아닙니다. 이 값은 순방향 전압 강하도, 다이오드 자체의 반도체 재료에 존재하는 "벌크" 저항도 나타내지 않습니다. 오히려 두 가지 값에 따라 달라지는 값이며, 측정에 사용되는 저항계에 따라 상당히 달라집니다.
디지털 멀티 미터 의 다이오드 체크
이러한 이유로 일부 디지털 멀티미터 제조업체는 미터에 특수 "다이오드 체크" 기능을 탑재하여 "저항" 수치( 옴) 가 아닌 다이오드의 실제 순방향 전압 강하를 볼트 단위로 표시합니다 . 이러한 미터는 다이오드에 작은 전류를 흘려보내 두 테스트 리드 사이에 떨어지는 전압을 측정하는 방식으로 작동합니다. (아래 그림 참조)
"다이오드 검사" 기능이 있는 계측기는 낮은 저항 대신 0.548볼트의 순방향 전압 강하를 표시합니다.
다이오드 순방향 전압 이러한 계측기를 사용하여 얻은 순방향 전압 판독값 은 일반적으로 실리콘의 경우 "정상적인" 강하인 0.7V, 게르마늄의 경우 0.3V보다 낮습니다. 이는 계측기가 제공하는 전류가 사소한 비율이기 때문입니다.
다이오드 검사 기능의 대안 다이오드 검사 기능이 있는 멀티미터를 사용할 수 없거나, 중요하지 않은 전류에서 다이오드의 순방향 전압 강하를 측정하려는 경우, 배터리, 저항기, 전압계를 사용하여 아래 그림의 회로를 구성할 수 있습니다.
"다이오드 체크" 미터 기능이 없는 다이오드의 순방향 전압 측정: (a) 회로도. (b) 그림 도표.
이 테스트 회로에 다이오드를 거꾸로 연결하면 전압계가 배터리의 최대 전압을 표시할 뿐입니다.
이 회로가 순방향 전압 강하 변화에도 불구하고 다이오드에 일정하거나 거의 일정한 전류를 공급하도록 설계된다면, 온도 측정 장비의 기반으로 사용될 수 있습니다. 다이오드 양단에서 측정되는 전압은 다이오드 접합 온도에 반비례합니다. 물론, 다이오드 전류는 온도 측정에 방해가 되는 자기 발열(다이오드가 상당한 양의 열 에너지를 발산하는 현상)을 방지하기 위해 최소한으로 유지해야 합니다.
멀티 미터 의 고려 사항
"다이오드 검사" 기능이 장착된 일부 디지털 멀티미터는 일반적인 "저항"(Ω) 기능으로 설정하면 매우 낮은 테스트 전압(0.3볼트 미만)을 출력할 수 있으므로 주의하세요. 이는 PN 접합의 고갈 영역을 완전히 붕괴시키기에는 너무 낮습니다.
여기서 핵심은 "다이오드 검사" 기능은 반도체 소자 테스트에 사용하고, "저항" 기능은 그 외 다른 용도로 사용한다는 것입니다. 매우 낮은 테스트 전압을 사용하여 저항을 측정하면, 반도체 소자에 연결된 비반도체 소자의 저항을 측정하기가 더 쉬워집니다. 반도체 소자 접합부가 이처럼 낮은 전압에서 순방향 바이어스되지 않기 때문입니다.
테스트 예제
인쇄 회로 기판 (PCB) 에 병렬로 납땜된 저항 과 다이오드 의 예를 생각해 보겠습니다 . 일반적으로 저항을 측정하기 전에 회로에서 저항을 납땜 제거해야 합니다(다른 모든 부품과 분리해야 합니다). 그렇지 않으면 병렬로 연결된 부품이 측정값에 영향을 미치기 때문입니다. "저항" 기능 모드에서 프로브에 매우 낮은 테스트 전압을 출력하는 멀티미터를 사용할 경우, 다이오드의 PN 접합에는 순방향 바이어스될 만큼 충분한 전압이 인가되지 않아 무시할 수 있는 전류만 흐릅니다. 결과적으로 멀티미터는 다이오드를 개방(연속성 없음)으로 "인식"하고 저항의 저항만 기록합니다. (아래 그림)
낮은 시험 전압(<0.7V)을 갖춘 오옴계는 다이오드를 감지하지 못하므로 병렬 저항을 측정할 수 있습니다.
이러한 저항계를 사용하여 다이오드를 테스트하면, 다이오드를 "올바른"(순방향 바이어스) 방향으로 연결하더라도 매우 높은 저항(수 메가옴)을 나타냅니다. (아래 그림)
낮은 시험 전압을 갖춘 오옴계는 다이오드를 순방향 바이어스하기에는 너무 낮아 다이오드를 볼 수 없습니다.
다이오드의 역전압 강도는 일반 다이오드의 PIV를 초과하면 일반적으로 다이오드가 파괴되기 때문에 쉽게 테스트할 수 없습니다. 그러나 역방향 바이어스 모드에서 손상 없이 "파괴"되도록 설계된 특수 다이오드( 제너 다이오드 라고 함 )는 동일한 전압원/저항/전압계 회로를 사용하여 테스트합니다. 단, 전압원이 다이오드를 항복 영역으로 강제로 밀어넣을 만큼 충분히 높은 값이어야 합니다. 이 주제에 대해서는 이 장의 뒷부분에서 더 자세히 설명합니다.
검토:
- 저항계를 사용하여 다이오드 기능을 정성적으로 점검할 수 있습니다. 한쪽은 낮은 저항을 측정하고 다른 쪽은 매우 높은 저항을 측정해야 합니다. 이 목적으로 저항계를 사용할 때는 어떤 테스트 리드가 양극이고 어떤 테스트 리드가 음극인지 반드시 확인해야 합니다! 저항계의 특정 설계에 따라 실제 극성은 예상과 달리 리드의 색상을 따르지 않을 수 있습니다.
- 일부 멀티미터는 다이오드에 전류가 흐를 때 다이오드의 실제 순방향 전압을 표시하는 "다이오드 점검" 기능을 제공합니다. 이러한 멀티미터는 점검 시 사용되는 전류량이 매우 적기 때문에 일반적으로 다이오드의 "공칭" 순방향 전압보다 약간 낮은 순방향 전압을 나타냅니다.