세상에는 전기적 물질을 가진 물체가 3가지가 존재한다.
반도체 , 도체, 절연체
인간이 직접 물질을 도핑하여 기본적으로 절연체의 성질을 가진 물질에 불순물을 첨가하는 도핑의 과정을 거처 물질의 전자의 흐름이나 정공의 흐름을 조절하여, 반도체로서 기능을 수행 과정거친 대표적인 물질이 바로 실리콘이다.
기본적인 실리콘의 원자 상태를 확인하면, 자유 전자도 없고 정공도 없는 절연체의 상태를 알 수 있다.
여기서 인(p)이나 비소(AS) 같은 원소를 실리콘에 도핑하게 된다면
4가 원소인 실리콘에 3가 원소나 5가원소를 넣음으로써 전도성을 변화 시킬 수 있다.
실리콘에 5가 원소를 도핑한다면
남는 전자가 자유롭게 움직일 수 있기 때문에, 실리콘의 전기 전도성이 크게 향상된다
이를 N형 반도체로 불리며 자유전자가 많은 상태를 말한다.
다음 실리콘에 3가 원소를 도핑한다면 원소는 결합 전자만 가지고 있으므로 실리콘 결정에서 하나의 전자가 결합하지 못해 빈자리 정공이 생기게 되어 마치 양전하는 가진 입자 처럼 작용하게 된다.
PN 접합
pn접합은 앞서 설명한 p형 반도체와 n형 반도체를 붙여놓은 것이다.
n형의 자유 전자는 정공이 훨씬 많은 p형 정공과 결합하게 되며 점점 p형과 n형 사이에 안정적인 특성을 가지게 된다.
이에 더 이상 자유 전자와 정공이 존재하지 않는 절연 상태가 유지되어 전자가 이동하지 못한다.
다이오드를 이러한 pn 접합으로 이루어져 있으며 공핍층을 활용하여 전류를 일괄하게 흘려보낼 수 있는 것이다.
만약 pn 접합에서 순 방향 전압을 가하게 된다면 공핍층의 전위 장벽이 낮아져 다시 전자가 흐를 수 있도록 한다.
역전압을 가하게 된다면 전위 장벽이 커저 더욱 전자가 흐를수 없는 상태가 되어 전류의 흐름을 제어할 수 있다.
다이오드를 활용한 AC 전압을 DC로 변환
순방향으로만 이동하게 하는 다이오드의 특성을 활용해 AC의 -전압을 무시하거나 +전압으로 다시 정류하는 회로
위 그림처럼 AC에서 +전압이 가하졌을 땐 다이오드는 전압 만큼 측정이 되지만 0아래의 전압으로 가는 순간 다이오드는 전류를 흘려보내지 않게 된다.
하지만 이 회로는 AC의 음 전압을 버리는 회로로 다음 브리짓 회로를 활용해 -전압을 +전압으로 바꿔줄 수 있다.
음 전하 상태
양 전하 상태
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