제너와 전류 예산
전압을 유지하는 다이오드
제너 다이오드는 역방향 항복에서 작동하도록 설계되어 지정 전류 범위 안에서 전압 변화가 작습니다. 병렬 조정기는 부하 양단에 다이오드를 연결하고 직렬 저항으로 제한한 전류를 부하와 다이오드에 나눕니다.
실험대
회로 설정을 바꾸고 측정값을 예상한 뒤 과제를 확인하세요. 학습용 모델이며 각 수업에서 가정을 설명합니다.
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동작 원리
전류가 충분할 때만 5.1 V로 제한하는 이상적인 모델입니다. 항복 곡선의 굽음, 허용 오차, 발열과 고장은 제외하며 실제 부품에는 최소 전류와 전력 한계가 있습니다.
Vs는 전원, R은 직렬 저항, RL은 부하입니다. 조정 중 Is = (Vs − 5.1)/R, IL = 5.1/RL, Iz = Is − IL. Is는 전원 전류, IL은 부하 전류, Iz는 제너 전류이고 저항 전력 = Is²R입니다. 전류가 부족하면 출력은 5.1 V 아래로 내려갑니다.
난이도
만들기 · 회로 만들기
9 V, 직렬 저항 330 Ω, 부하 1 kΩ으로 전원을 켜고 5.1 V와 양의 제너 전류를 읽으세요.
힌트가 필요한가요?
Vs = 9 V; R = 330 Ω; RL = 1 kΩ → 5.1 V; 6.718 mA
탐구하기 · 한 가지 바꾸기
전원 6 V, 부하 1 kΩ에서 5.1 V를 유지하고 제너 전류를 2–10 mA로 하세요.
힌트가 필요한가요?
Vs = 6 V; R = 100 Ω; RL = 1 kΩ → 5.1 V; 3.9 mA
스스로 풀기 · 문제 해결
전원 12 V, 부하 500 Ω에서 5.1 V를 유지하고 제너 전류 5–15 mA, 직렬 저항 전력 0.2 W 이하로 하세요.
힌트가 필요한가요?
Vs = 12 V; R = 330 Ω; RL = 500 Ω → 10.709 mA; 0.144 W
추가 읽기와 회로 레시피
전압을 유지하는 다이오드
유용한 규칙
전원과 직렬 저항이 같으면 부하의 추가 전류는 먼저 제너에 흐르던 전류를 줄입니다.
모델 밖에서는
유용한 부하가 없어도 병렬 조정기는 전류를 소비할 수 있습니다. 다이오드가 남는 전류 예산을 받아들입니다.
피하면 좋은 함정
5.1 V 제너는 더 낮은 전원에서 5.1 V를 만들거나 무한한 부하 전류를 조정할 수 없습니다.
조정은 유지되고 부하 저항은 작아집니다. 제너 전류는…
- 줄어든다
- 늘어난다
- 반드시 음수가 된다
더 읽기
부하가 가능한 전류를 더 많이 가져가므로 다이오드에는 덜 남습니다.