편하게 보는 전자공학 블로그

4개다 회로를 안전하게 해주는 역할을 합니다.

우선 제너다이오드는 많이 들어보셨을 겁니다.

회로시간에 PN Junction을 배우고 다이오드 특성을 배우고 제너다이오드를 배우죠! 

제너다이오드 포스팅

https://kkhipp.tistory.com/8

그러면 TVS다이오드에 관하여 알아보겠습니다.

TVS(Transient Voltage Suppressor) 즉, 과도전압서프레서 다이오드입니다.

일시적으로 고전압이 들어오면 회로가 손상되지 않게 전압을 내려줍니다.

얼핏 봐서는 제너다이오드와 TVS다이오드 역할이 같아 보이는데 차이점은 무엇일까요?

제너다이오드는 전압을 보다 안정적으로 만드는데 사용됩니다. 

비교적 장기간 전압이 걸려도 상관없죠.

TVS다이오드는 서지 및 ESD 손상(정전기 같은거 생각)과 같은 일시적으로 고전압이 가해질때 순간적으로 방어해주는 보호장치입니다.

이런 역할을 하는 비슷한 소자는 바리스터(Varistor)가 있습니다.

Varistor는 variable + resistor로 정격 전압 범위에서는 절연 저항을 유지하나

높은 전압이 걸리면 저항이 현저히 낮아집니다. 이를 통해 접지로 전류를 흘려보냅니다. 

TVS 다이오드는 제너다이오드와 달리 장시간 고전압이 걸리면 소자가 고장납니다.

쇼트키 다이오드는 금속과 반도체의 접합으로 제작됩니다. 전기적으로 대부분의 캐리어를 통해 전도하며 더 낮은 전류 누설 및 순방향 바이어스 전압(VF)에 빠른 반응을 보입니다. 쇼트키 다이오드는 고주파 회로에서 널리 사용됩니다.

제너 다이오드는 도핑 농도가 높은 P-N 반도체 접합으로 제작합니다. 두 가지 물리적 효과가 있으며 이는 제너 상태(제너 효과 및 애벌런치 효과)라고 말할 수 있습니다. 제너 효과는 양자 효과로 인해 일어난 p-n 접합에 낮은 역전압을 적용할 때 발생합니다. 애벌런치 효과는 생성된 전자 양공 쌍이 격자와 충돌하는 동안 5.5V 이상의 전압을 p-n 접합에 반대로 적용할 때 발생합니다. 제너 효과를 기반으로 한 제너 다이오드는 전자 제품 회로망에서 전압 기준 소스로 널리 사용됩니다.

TVS 다이오드는 서지 보호를 위해 특별히 설계된 P-N 반도체 접합으로 제작합니다. p-n 접합은 보통 비전도 상태에서 조기 전압 아크를 방지하기 위해 코팅을 거칩니다. 과도 전압이 발생하면 TVS 다이오드는 애벌런치 효과를 사용하여 과도 전압을 클램프하기 위해 전도합니다. TVS 다이오드는 전기 통신, 일반 전자 부품, 조명, ESD 및 기타 전압 과도 상태 보호를 위한 디지털 소비자 시장의 과전압 회로 보호 소자로 널리 사용됩니다.

https://www.digikey.kr/ko/product-highlight/l/littelfuse/tvs-diodes

쇼트키 다이오드는 고속 회로에 많이 쓰이고 누설전류가 크다는 단점이 있다.

열폭주 현상이라는 단점도 있다!

아날로그 회로 설계를 읽고

출판사 에이콘

온도, 잡음, 지연, 시간 안정도 등이 오차에 관련

전력 관리 지침

1.세라믹 입력 캐패시터에 의한 순간 과전압

http://mechasolution.com/shop/goods/goods_view.php?goodsno=545259&category=044019

입력을 필러링할 때에는 세라믹 캐패시터로 하자.

왜냐하면 크기도 작고 리플 전류 규격이 높고 ESR(레지스턴스), ESL(인덕턴스)가 낮기 때문이다.

추가로 높은 RMS 전류도 견딜 수 있다.

하지만 세라믹 캐패시터는 문제가 있는데 강한 전압 스텝을 가하면 높은 전류 증가(서지)가 발생하고 

전원 리드선의 인덕턴스에 에너지를 저장한다. 이 에너지가 세라믹 캐패시터로 전달되고 높은 전압 스파이크가 생성된다.

2. 선형 레귤레이터 출력에서 스위칭 레귤레이터의 잔여 성분 최소화

여기서 레귤레이터란 전압변환기,

선형 레귤레이터는 스위칭 레귤레이터 출력을 후단 제어하는 곳에 많이 사용됩니다.

장점은 향상된 안정도, 정확성 순간 응답특성, 낮은 출력 임피던스

이상적이라면 스위칭 레귤레이터에서 발생한 리플과 스파이크가 뚜렷하게 줄어들어야 합니다.

하지만 주파수가 높아지면서 리플과 스파이크에서 문제가 생깁니다.

레귤레이터는 스파이크보다는 리플을 더 잘 제거합니다.

그리고 남은 스파이크와 리플들은 1차적으로 캐패시터를 통해 제거를 시도하고

또 페라이트 비드로도 제거를 합니다.

페라이트 비드는 주파수가 상승하면 임피던스가 상승하는 바람직한 특성을 보임

뭐 결국 필터면에서는 인덕터랑 같은 역할을 한다고 볼 수 있습니다.

3. 노트북과 팜탑 시스템의 전력 조정

노트북은 한 배터리로부터 다수의 전압을 만들어야 한다.

벅 레귤레이터로 전압 공급

여기서 LT1432 라는 부품은 버스트 모드가 있습니다.

버스트 모드란 매우 낮은 부하 전류에서 고효율을 발휘하는데 

이는 IC메모리칩에서는 데이터를 유지하기 위해 전력을 공급하고 

다른 부분은 전력을 차단하는 수면 조건에서 사용됩니다.

4. 전압 레귤레이터를 위한 2선 가상 원격 조정

도선과 커넥터는 저항을 가지고 있다. 부하의 전압은 전원 출력 전압보다 작아집니다.

이 전압 강하는 어떻게 없앨까요?

그 뒤에도 다양한 방법이 있지만 복잡한 IC를 쓰기 때문에 패스!

보다보니 커패시터가 IC에 너무 많이 붙습니다.

커패시터에 대해서 다시 포스팅해야겠습니다

디더링 - 오디오 신호에 노이즈를 추가하는것, 비트 수를 줄일 때 노이즈를 추가해줌

            이 노이즈를 통해 비트 수를 줄일 떄 불필요한 잡음은 제거하고 노이즈가 살짝 높아짐

가드링 - 가드링을 통해 유지 캐패시터의 누설을 줄일 수 있다.

Body effect란 한국말로 기판바이어스 효과라고 합니다.

다른 말로 Effect of Substrate Bias라고 합니다.

Body effect는 기판에 전압이 가해지면서 Vt가 흔들리는 현상입니다.

즉 MOSFET에서 소스와 기판 사이에 역바이어스 전압이 가해져 문턱전압이 예상보다 높아지는 현상입니다.

Vt가 계속 변하면 안 좋겠죠?

http://www.amarketplaceofideas.com/mosfet-body-effect-factor-substrate-bias-effects.htm

Body에 -전압이 걸려 Vsb>0(=Vbs<0)이면 공핍층이 넓어지게 됩니다. 

(특히 드레인 쪽으로 더 넓어진다, Vsb보다 Vdb의 차이가 더 커서 그런듯)

이 넓어진 공핍층 때문에 Vt가 더 커지게 됩니다.

학교에서 현대인의 필수금융법을 수강하고 있는데 깡통전세에 대해서 나오더라고요.

알고 보니 전에 몇 번 들었던 갭투자와 관련이 있더라고요.

갭투자, 깡통전세에 대해 설명하기 전에 레버리지라는 말부터 설명해드리겠습니다.

레버리지란 leverage, 즉 지렛대 효과라는 겁니다. 

기대수익률을 올리기위해 자기 자본보다 더욱 자본을 끌어모아(부채) 투자위험을 늘리는 것이죠.

레버리지가 커질수록 투자수익률이 증가할 수 있고 그만큼 리스크도 증가합니다.

그럼 이제 갭투자에 대해서 알아보겠습니다.

얼마 전 PD수첩에 부동산 투자가 나와 화제가 되었습니다.

무료로 다시보기가 가능하니 관심 있으면 보시는 걸 추천합니다. 약 40분 정도입니다.

http://www.imbc.com/broad/tv/culture/pd/vod/

갭투자는 적은 돈으로 비싼 아파트에 투자하는거라고 생각하시면 됩니다.

전세라는 특이한 대한민국 제도 때문에 생겨난 투자기법입니다.

출처 - 나무위키

예를 들어 5억원인 아파트를 4억원의 전세를 끼고 자기자본 1억원으로 매입하는 경우를 들 수 있죠.

투자 레버리지는 5배입니다. (5억원/1억원)

깡통전세란. 흠 요새 같이 미국 금리가 인상되거나 정부에서 부동관 관련 규제를 할 때 많이 발생하는 현상인데요

실제 주택의 가치보다 부채인 전세값이 더 높은 경우, 

주택담보대출금과 전세보증금을 합친 금액이 주택 현재 가치의 70~80%이상을 차지하는 경우라고 합니다.

주택시장에서 쓰이는 속어로 정확한 기준은 없습니다.

즉 집 주인이 집을 팔아도 대출금과 전세금을 못 갚는 경우를 말합니다.

레버리지를 올려서 실패한 사례죠.

이상 레버리지, 갭투자, 깡통전세에 대해서 알아보았습니다.

대부분의 출처는 금융감독원입니다.

오늘은 빌트인전압에 대해서 알아보겠습니다.

한국말로는 확산 전위라고 하죠.

Built in potential은 페르미레벨이 다른 물질을 겹합할 때 생깁니다.

흔히 보는 PN Junction의 에너지밴드입니다. 

도핑으로 인해 페르미레벨이 달라졌고 페르미레벨이 다른 P,N물질을 결합하여 Vbi가 생긴겁니다.

https://www.studypage.in/physics/formation-of-a-p-n-junction

이렇게 N type의 전자가 P type으로 가고 hole을 매꿔줘서 중간에 Depletion region(공핍층)이 생깁니다.

P type 에는 (-), N type에는 (+)가 됩니다. 때문에 전기장(Electric field)이 생깁니다.

전기장 때문에 전자는 Ptype으로 더 이상 이동을 못하게 됩니다. 

이때 이 전기장을 이겨내려면 외부 전압을 걸어줘야하는데 이 전압이 빌트인 포텐셜이 되는 것입니다.

보통 다이오드에서 0.7V로 빌트인 포텐셜이 형성되있습니다.

오늘은 NMOS에서 n+도핑 이유를 알아보겠습니다.

기판은 p-type이고 Source와 Drain 밑에 n+로 도핑을 하게 되는데요

그 이유는 크게 4가지로 볼 수 있습니다.

1. 저항을 낮춰주려고 (도핑↑ -> 저항↓)

2. Off 전류를 낮추려고 (다이오드 효과)

3. 채널에 전자를 빨리 공급하기 위해

4. schottky말고 ohmic특성을 가지게 하려고, 이러면 양방향으로 전류가 잘 흐른다. (Forward, Reverse)

3D 센싱 기능이 점점 중요해지고 있습니다.

아이폰에는 3D 센싱으로 Face ID 기능을 활용하고 있고 라이다도 3D 센싱으로 볼 수 있고요.

사진 - 애플

Face ID와 느낌이 비슷한 애니모지, 3D 센싱을 통해 얼굴을 따서 애니메이션을 입힌다.

도트 프로젝터란 무엇인가?

https://www.systemplus.fr/reverse-costing-reports/apple-iphone-x-infrared-dot-projector/

한 줄의 레이져를 3000개? 30000개?로 나눠서 뿌립니다. 

이 레이저들을 통해 얻은 길이 차이를 이용하여 얼굴을 파악

도트프로젝터의 핵심은 VCSEL(수직 표면 광방출 레이저, 즉 광원, 루멘텀이 생산), DOE(광회절 장치,즉 렌즈, 헵타콘이 생산)이고

LG이노텍은 이 두개를 합쳐 조립한다. 

또한 VR(가상현실), AR(증강현실)이 대두되면서 3D 센싱 수요도 늘어나고 있습니다. 

그리고 3D 센싱의 기술 중에 ToF가 유명합니다.

대표적으로 Kinect에 탑재되어있습니다.

http://blog.falcondai.com/2013/05/the-new-time-of-flight-kinect-sensor.html

TOF란 Time-of-Flight로 그냥 TOF기술을 사용하는 카메라를 TOF 카메라라고 부르기도 합니다.

TOF 카메라는 크게 IR light(적외선 광원), IR 센서로 구성되어있습니다.

간단하게 설명하자면

카메라 내부에 있는 광원에서(송신부) 레이져를 발사하여 반사되어 돌아오는 시간을 계산하여 거리를 측정하는 것입니다.

저번 포스팅은 다이슨에 관해서 했고 이번에는 발뮤다에 관해서 하겠습니다!

발뮤다는 먼저 일본회사입니다.

다이슨과 마찬가지로 사악한 가격으로 유명합니다.

발뮤다하면 저는 이 제품이 가장 먼저 떠오릅니다.

발뮤다 가습기!

디자인이 진짜 예술......

백자를 연상시키는 디자인입니다.

그리고 발뮤다의 자랑! 뭐 뚜껑 열고 그럴 필요없이 바로 물 부으면 끝!

조작도 버튼 같은거 말고 그냥 저 테두리 부분을 휠 처럼 문지르면 끝입니다

그 다음은 발뮤다 선풍기!

자연풍에 가까운 바람을 공급해준다는 발뮤다 선풍기

또한 무선이라는 점은 강력한 장점이 아닐 수 없습니다.

블로그 후기를 보니 진짜 소음이 없다고 합니다.

역시나 사악한 가격...

발뮤다의 토스터

가장 특이한 점은 조그만한 5cc 물컵이 들어있는데 덕분에 속은 엄청 촉촉하고

겉은 바삭한 토스트를 만들 수 있다고 합니다 ㅎ

발뮤다, 다이슨 정말 매력적인 브랜드네요!

opencv를 사용하여 AI프로그램을 개발해보았습니다.

팀원들과 졸업작품으로 제작하였고

영상을 입력으로 넣어주면 학습된 데이터를 토대로 영상이 실내 영상인지 실외 영상인지 판단해주는 프로그램입니다.

사용된 기술은 SVM (Support Vector Machine), BOW (Bag of Word), BlkDFT 입니다.

Scene Recognition는 장면을 인식하는 것입니다.

SVM은 기계학습 중 패턴인식이나 자료분석을 위한 지도학습 모델이고

데이터를 분류하는 최적선을 찾는 원리입니다.

BOW는 원래 문서를 자동으로 분류하기 위한 기법으로 영상처리에는 이미지 분류, 검색에 사용됩니다. 

C++, Opencv로 비교적 쉽게 접근할 수 있었습니다.

BlkDFT 즉 Block DFT는 이미지를 부분적으로 DFT한 기법입니다.

(Depth Estimation from Image Structure IEEE 2002년 논문)

이 원리들을 통해 미리 사진으로 데이터를 학습시키고

영상을 입력하면 Indoor Outdoor를 구분하는 프로그램을 만들었습니다.

미학과공학디자인 수업을 듣다 다이슨의 철학이 마음에 들어 글을 적어봅니다.

다이슨의 철학 "디자인은 기능에 집중하면 자연스레 따라온다."

나무위키에 검색해보면 이 글이 먼저 나옵니다.

'불편함에서 혁신을 찾다, 먼지봉투 없는 청소기 발명자 제임스 다이슨'

https://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=ashacs1&logNo=221183000548&categoryNo=8&parentCategoryNo=&from=thumbnailList

기본에는 먼지가 보이면 더러워 보인다고 먼지봉투를 장착했지만

막상 다이슨이 먼지봉투 없는 먼지 통을 만들었더니 청소하는 사람 입장에서 더욱 희열감을 느껴서 반응이 좋았습니다.

먼지통 청소도 쉽게 하는 다이슨의 배려..

다이슨의 제품은 비싼 편입니다.

하지만 블로그 평들을 보면 다들 가격값을 한다고 합니다.

드라이기는 머리결을 상하지 않게 빠르게 말려준다고 합니다.

그리고 또 충격적인 선풍기!

이 선풍기도 선풍기 날개에 사람이 다칠 수 있고 청소하기도 불편하기 때문에 날개 없는 선풍기를 만들자!

해서 탄생한 제품입니다.

일상의 문제를 기술로 해결한다 다이슨의 기업철학이 또 실현된 제품이죠

기술은 에어 멀티플라이어라는 다이슨의 특허기술입니다.

엔진의 폭발력 높이기 위해 비행기의 제트엔진, 자동차의 터보차저 엔진을 적용했고요.

다이슨의 선풍기의 풍력은 생각보다 매우 강력합니다. 

그 이유는 바로 비행기의 이륙원리 즉, 베르누이의 원리를 사용했기 때문입니다.

압력차를 만들어서 강력한 바람을 만듭니다.

기능도 좋고 더군다나 세련된 디자인

거기다 안전까지...

멋있는 회사 다이슨!