다이오드의 원리

다이오드는 p형 반도체와 n형 반도체의 접합으로 되어 있으며 p-n Junction이라고 부른다.

p형 반도체는 전자가 비어 있는 홀이 있고 n형 반도체는 전자가 남는다. 전자가 비었거나 남았다고 p형/n형 반도체가 플러스나 마이너스 전하를 띈다는 의미가 아니다. p형/n형 반도체 모두 전하는 중성이다. 전자가 비거나 남는 것은 최외각의 전자가 비거나 남는다는 의미이다.

p형/n형 반도체 모두 각각으로 있을 때는 전도성이 높다. p형 반도체는 홀을 통해 전기가 통하고 n형 반도체는 전자를 통해 전기가 통한다.

p형 반도체와 n형 반도체를 접합하면 다음 그림과 같이 접합부에서 n형 반도체의 전자가 P형 반도체의 홀을 메우다. 그래서, 그림과 같이 p형 반도체의 접합부 부근에는 마이너스 전하를 띄고 n형 반도체의 접합부 부근에는 플러스 전하를 띄고 나머지 부분은 중성을 가진다. 즉, 아래 그림의 - 영역에는 전자가 많고 + 영역에는 전자가 부족하다. + 부분과 -부분을 공핍층(Depletion Layer)이라 부르고 이 부분은 전도성이 낮아 전기가 통하지 않는다. 공핍층이라고 부르는 이유는 전기를 통하기 위한 홀이나 전자가 없기 때문이다. p형/n형 반도체의 접합부에서 전자를 얻고 잃는 현상은 이온화 현상과 유사하다.

n형에 플러스 전압, p형에 마이너스 전압을 인가하면, 마이너스 단자에서 나오는 전자가 위의 그림의 + 영역의 부족한 전자를 채우기 시작하고  플러스 단자에서 나가는 전자에 의해 위의 그림의 - 영역의 전자를 뺏어가 홀이 증가한다. 이러한 과정이 진행되면서 다음 그림과 같이 공핍층이 줄어 들기 시작하고 어느 순간 공핍층이 사라진다. p형/n형 반도체 자체는 전도성이 높기 때문에 공핍층이 사라진 반도체는 전기를 통하게 된다.

n형에 마이너스 전압, p형에 플러스 전압을 인가하면, 마이너스 단자에서 나오는 전자가 p형 반도체의 홀과 결합하여 - 영역을 증가시키고 플러스 단자에서 나가는 전자가 n형 반도체의 + 영역을 증가시킨다. 결국 공핍층의 두께가 두꺼워진다. 공핍층은 전도성이 낮기 때문에 전기가 통하지 않게 된다.