먼저 알아둘 용어
제너(Zener)·항복전압 — 제너 다이오드는 지정 역방향 전류에서 비교적 일정한 전압이 형성되는 성질을 사용합니다. 정격 전압을 확인할 때는 그 값이 규정된 시험 전류와 온도 조건도 함께 확인해야 합니다.
DMM(Digital Multimeter)·동적 저항 — DMM은 디지털 멀티미터(digital multimeter)입니다. 동적 저항은 작은 전류 변화에 대한 전압 변화의 비율로, 제너 전압이 완전히 고정된 값은 아니라는 점을 나타냅니다.
계산 기호 — VS는 전원 전압, VZ는 제너 전압, R은 직렬 저항, I는 그 경로의 전류입니다. PZ·PR은 각각 제너와 저항의 손실 전력이며 단위는 W입니다.
작동 원리
제너의 정격 전압은 특정 시험 전류에서 정해집니다. 일반 DMM의 다이오드 모드는 그 항복전압에 도달하지 못할 수 있습니다. 직렬 저항은 항복 뒤 전류가 급증하는 것을 막고, 측정 전류를 계산할 기준을 줍니다. 제너를 전원에 바로 병렬 연결하는 시험으로 바꾸면 안 됩니다.
적용 순서
- 분리한 제너의 정확한 정격·시험 전류·허용손실을 확인합니다. 먼저 순방향 접합과 명백한 단락을 DMM으로 확인합니다.
- 전원 출력이 0 V인 상태에서 전원 + → 직렬 저항 → 제너의 캐소드, 제너의 애노드 → 전원 −로 연결합니다. 캐소드는 일반적으로 극성 띠 쪽이지만 정확한 부품 표기를 대조합니다. 전원 자체의 전류 제한도 설정하고 제너 양단에 전압계를 연결합니다. 제너를 저항 없이 전원에 직접 병렬 연결하지 않습니다.
- 전압을 천천히 높여 제너 전압과 저항 양단 전압을 기록합니다. I=(VS−VZ)/R로 전류를 구하고 PZ=VZ×I와 PR=I²R를 확인합니다.
- 허용 범위 안에서 두세 전류점을 비교합니다. 전압 변화량/전류 변화량은 해당 구간의 동적 저항을 이해하는 데 도움이 됩니다.
적용 조건과 한계
계산 예로 VS=12 V, R=500 Ω, 해당 전류에서 VZ=5 V라고 가정하면 I=(12−5)/500=14 mA입니다. 제너 손실은 5×0.014=0.070 W, 저항 손실은 0.014²×500=0.098 W입니다. 이는 가정한 회로의 산술이며 임의의 제너에 적용할 시험 전류는 아닙니다.
정확한 시험 전류와 부품·저항의 허용손실 및 온도 조건에 맞게 값을 정합니다. 온도와 전류가 다르면 전압도 달라지고, 무부하에서의 전압이 정상이라고 부하 연결 후의 안정화가 보장되지는 않습니다.
확인과 기록
최종 기록에는 제너 전압 하나 대신 “시험 전류, 온도 조건, 측정 전압”을 같이 남깁니다. 전압이 이상하면 극성·부품 종류·전류 부족을 먼저 구별합니다.
작업 순서를 다시 확인합니다
