다이오드는 전류를 한쪽 방향으로만 흘려 보내는 부품입니다. 전원을 거꾸로 연결해도 회로를 지키는 보호용, 신호를 정리하는 용도, 교류를 직류로 바꾸는 정류용으로 널리 쓰이고, 제너 다이오드는 여기에 "정해진 전압에서 전압을 붙잡는" 성질을 더해 기준 전압을 만듭니다. 이 글에서는 일반 다이오드의 방향과 순방향 전압, 대표 용도, 제너 다이오드 회로의 저항 계산까지 정리합니다.
일반 다이오드의 기본 성질
다이오드는 애노드(A)와 캐소드(K) 두 단자가 있고, 애노드에서 캐소드 방향으로만 전류가 흐릅니다. 몸체에 그려진 띠가 캐소드 쪽입니다.
- 순방향: 애노드가 캐소드보다 일정 전압 이상 높으면 전류가 흐릅니다. 이 전압이 순방향 전압(Vf)입니다.
- 역방향: 반대로 걸면 거의 흐르지 않습니다. 단, 견딜 수 있는 역전압(정격)을 넘으면 고장 납니다.
| 종류 | 순방향 전압(대략) | 특징 |
|---|---|---|
| 실리콘 소신호(1N4148, 1S1588) | 0.6 ~ 0.8V | 빠른 스위칭, 신호 처리용 |
| 정류용(1N4001~1N4007) | 0.7 ~ 1.0V | 1A급 전원 정류, 역전압 50~1000V |
| 쇼트키 | 0.2 ~ 0.4V | 전압 강하가 작고 빠름, 역전압은 낮은 편 |
| LED | 1.8 ~ 3.4V | 빛을 냄(LED 저항 계산 참고) |
실제 값은 흐르는 전류에 따라 달라지니 정확한 값은 데이터시트를 확인하세요.
자주 쓰는 용도
역극성 보호
전원 입구에 다이오드를 직렬로 넣으면 전원을 거꾸로 연결해도 전류가 차단됩니다. 대신 정방향에서도 약 0.7V가 떨어지므로 5V 회로에서는 4.3V 정도가 남습니다. 전압 여유가 부족하면 쇼트키를 쓰세요. 전원 입구 구성은 전원 레일과 접지 설계와 9V 배터리로 5V 만들기에서 볼 수 있습니다.
플라이백(자유 회전) 다이오드
릴레이 코일이나 모터 같은 유도성 부하는 전류를 끊을 때 높은 역기전력이 생깁니다. 부하와 역방향으로 병렬로 다이오드를 달아 이 전압을 흡수하면 트랜지스터를 지킬 수 있습니다. 자세한 내용은 모터·릴레이·솔레노이드 구동을 참고하세요.
신호 OR와 클램프
두 신호선에 다이오드를 각각 직렬로 달고 출력을 묶으면 더 높은 쪽 전압이 나오는 간단한 OR 회로가 됩니다. 입력선에 다이오드를 전원·접지로 걸어 과전압을 제한하는 클램프로도 씁니다.
정류
교류를 한쪽 방향 전류로 바꿀 때 다이오드 하나(반파) 또는 네 개(브리지)를 씁니다. 전원 어댑터를 직접 만드는 경우가 아니면 입문 단계에서는 거의 쓰지 않습니다. 교류 전원은 감전 위험이 크니 이 글의 범위에서는 다루지 않습니다.
제너 다이오드
제너 다이오드는 역방향으로 걸었을 때 일정 전압(제너 전압, Vz)에 이르면 전류가 흐르며 그 전압을 유지하는 다이오드입니다. 정방향에서는 일반 다이오드처럼 동작합니다. 대표 제품은 아래와 같고 1W급의 1N47xx 시리즈와 0.5W급 BZX55 시리즈가 널리 쓰입니다.
| 제품 | 제너 전압 |
|---|---|
| 1N4728A | 3.3V |
| 1N4732A | 4.7V |
| 1N4733A | 5.1V |
| 1N4735A | 6.2V |
| 1N4742A | 12V |
제너 회로의 저항 계산
제너 다이오드는 반드시 직렬 저항과 함께 씁니다. 저항이 제너에 흐르는 전류를 제한하고 남는 전압을 받습니다.
R = (입력 전압 - Vz) / (제너 최소 전류 + 부하 전류)
예를 들어 12V를 5.1V로 만들고 부하가 10mA, 제너 최소 전류를 5mA로 잡으면 R = (12 - 5.1) / 0.015 = 460Ω이므로 470Ω을 씁니다.
- 저항 발열:
(12 - 5.1)² / 470 ≈ 0.10W→ 1/4W로 충분합니다. - 부하가 떨어진 최악의 경우 제너에
5.1V × 14.7mA ≈ 75mW가 걸리므로 0.5W 이상 제품이면 여유 있습니다.
패턴도에서 쓰기
패턴도에는 1S1588, 1N4148 다이오드와 제너 다이오드(기본 5.1V, 1N4733)가 있고, 제너의 전압을 속성에서 바꿔 볼 수 있습니다. 다이오드를 거꾸로 연결하면 전류가 흐르지 않아 동작하지 않지만 별도의 오류 항목은 뜨지 않으니, 시뮬레이션에서 전압과 전류가 기대와 다르면 애노드와 캐소드 방향부터 확인하세요. 전해 커패시터는 극성이 반대로 걸리면 진단에 극성 오류가 표시됩니다(진단 메시지 읽는 법).
만능기판에서 쓸 때
- 띠 방향을 패턴도와 같게 놓고, 납땜 전에 한 번 더 확인합니다.
- 유리관 다이오드는 열에 약하니 납땜은 짧게 하고, 다리를 구부릴 때 유리 부분을 잡고 힘을 주지 마세요.
- 정류용 1N400x는 크기가 조금 커서 2.54mm 간격 홀 4칸(약 10mm)을 쓰는 경우가 많습니다.
정리
다이오드는 "띠가 있는 쪽이 캐소드, 전류는 애노드에서 캐소드로"만 기억하면 됩니다. 전원 보호에는 직렬, 유도성 부하에는 역방향 병렬을 쓰고, 제너는 직렬 저항으로 전류를 제한해 기준 전압을 만드는 용도입니다. 이어서 트랜지스터 스위치 회로에서 다이오드와 함께 쓰는 부하 구동을 봅니다.