다이오드 데이터시트 읽는 법 — VRRM·IF(AV)·IFSM·VF·IR·trr, 정류·고속·쇼트키·제너·TVS 값 비교

그림 설명: 손님이 1N4007 과 UF4007 봉투를 들고 “둘 다 1000V 1A 인데 아무거나 되죠?” 하고 묻습니다. 빨간 앞치마를 두른 여자 직원이 데이터시트의 trr 줄을 손가락으로 짚으며 “빠르기가 달라요!” 하고 답합니다.

다이오드를 다른 품번으로 바꿀 때 "1000V 1A 면 다 같다"고 생각하기 쉽지만, 데이터시트에는 그보다 많은 값이 있고 값마다 조건이 붙어 있습니다. 이 글은 Vishay 의 대표 다이오드 데이터시트 7개(일반 정류 1N4007 · 초고속 UF4007 · 쇼트키 1N5819 · SS14 · 소신호 1N4148 · 제너 1N4742A · TVS SMAJ15A)를 나란히 놓고, 어떤 값을 어떤 조건으로 비교해야 하는지 정리했습니다.

값은 모두 Vishay 공식 데이터시트와 응용 노트(Fundamentals of Rectifiers · Physical Explanation)에서 옮겼고, 영어 따옴표 안은 원문 그대로입니다. 품번을 누르면 e구로 부품검색으로 재고를 찾습니다.

1. 어디부터 보나 — 세 가지 값

Vishay 응용 노트는 정류 다이오드를 고를 때 주요 값을 이렇게 적습니다: “The major parameters for the selection of the appropriate rectifier are the maximum reverse voltage (VRRM), the average forward current (IF(AV)) and for switching application the reverse recovery characteristic (trr) too.” 또 데이터시트 표 머리의 “TA = 25°C unless otherwise noted” 는, 따로 적지 않은 값은 모두 주위 온도 25℃ 기준이라는 뜻입니다. 실제 기판은 그보다 뜨겁습니다.

2. 전압 — VRRM · VRMS · VDC

VRRM 은 “Repetitive peak reverse voltage, including all repeated reverse transient voltages” — 반복해서 걸리는 역방향 최고 전압입니다. 교류를 바로 정류하면 실효값이 아니라 최고값(220V 라면 약 311V)이 걸립니다. 그래서 교류 입력은 데이터시트의 VRMS 칸이 그 교류 전압보다 큰 품번(220V 라면 VRMS 280V 인 1N4004 이상)을 고릅니다. 1N4001~1N4007 은 전압 값만 다르고 나머지 값은 같아, 숫자가 큰 품번은 작은 품번 자리에 쓸 수 있지만 반대는 안 됩니다. 쇼트키 1N5819 는 VRRM 이 40V 로, 정류 다이오드보다 훨씬 낮습니다.

3. 전류 IF(AV) — 같은 1.0A, 다른 조건

그림 설명: 손님이 데이터시트 두 장을 나란히 들고 “둘 다 1.0A 네요!” 하고 말합니다. 여자 직원이 표의 조건 칸을 가리키며 “조건 온도가 달라요!” 하고 답합니다.

세 품번 모두 "1.0A" 지만 어느 온도에서 1.0A 인지가 다릅니다. 온도가 그보다 오르면 흘릴 수 있는 전류가 줄어드는데, 이 줄어드는 모양이 데이터시트의 Forward Current Derating Curve(전류 감소 곡선) 그래프입니다. 응용 노트는 IF(AV) 를 “Average forward output current, at a specified current waveform … a specified reverse voltage and a specified mounting condition (e.g. lead-length = 10mm or PCB mounted with certain pads and distance)” 라고 정의합니다 — 파형 · 역전압 · 장착 방법까지 정해진 값이라는 뜻입니다.

4. 순간 전류 IFSM — 펄스 조건 확인

IFSM 은 전원을 켤 때 콘덴서가 충전되며 한 번 크게 흐르는 돌입 전류 같은 순간 전류를 얼마나 견디는지입니다. 응용 노트는 “It is not an operating value.” 라고 적습니다 — 계속 흘려도 되는 값이 아닙니다. 정류 다이오드는 8.3ms 반파 기준인데 1N4148 은 1µs 기준이라, 숫자만 비교하면 안 됩니다.

5. 순방향 전압 VF — 열과 손실

VF 는 전류가 흐를 때 다이오드 양끝에 걸리는 전압으로, VF × 전류 = 열이 됩니다. 1A 를 흘리면 1N4007 은 최대 1.1W, 쇼트키 1N5819 는 최대 0.6W 가 열로 나갑니다. 쇼트키를 쓰는 가장 큰 이유가 이 낮은 VF 입니다. VF 는 몇 A 에서 잰 값인지 함께 봐야 하고, 대부분 “Pulse test: 300µs pulse width, 1 % duty cycle” — 짧은 펄스로 잰 값(칩이 데워지기 전)입니다.

6. 누설 전류 IR — 쇼트키는 온도에 약함

IR 은 역방향으로 막고 있을 때 새는 전류입니다(모두 정격 역전압에서의 값). 쇼트키는 일반 정류보다 누설이 수백 배 크고, 온도가 오르면 10배씩 더 커집니다. 건전지 기기처럼 대기 전류가 중요한 곳, 또는 뜨거운 곳에 쇼트키를 넣을 때는 이 값을 꼭 보세요. 쇼트키 1N5819 는 최고 접합 온도도 125℃ 로 낮습니다(9장).

7. 회복 시간 trr — 정류 · 고속 · 초고속

다이오드는 켜져 있다가 역방향으로 바뀔 때 바로 꺼지지 않고 잠깐 거꾸로 전류가 흐릅니다. 그 시간이 trr 입니다. 50 · 60Hz 상용 전원 정류에는 1N4007 처럼 느려도 되지만, 스위칭 전원(SMPS) · DC-DC 컨버터처럼 수십 kHz 이상에서는 느린 다이오드가 뜨거워집니다. 그래서 1N4007 자리에 UF4007 은 대개 되지만, UF4007 자리에 1N4007 은 안 됩니다. trr 도 조건이 붙는데 UF4007 은 “IF = 0.5A, IR = 1.0A, Irr = 0.25A” 입니다.

8. 정전 용량 CJ · CD

CJ(접합 용량)는 “Capacitance due to a pn junction of a diode which decreases with increasing reverse voltage.” — 역전압이 클수록 작아집니다. 1N4148 은 CD(다이오드 전체 용량, 패키지 포함)로 적습니다. 고주파 신호 · 스위칭에서는 이 용량이 작을수록 좋고, 쇼트키는 용량이 큰 편입니다.

9. 열 저항 · 최고 온도

RθJA 50℃/W 는 1W 를 열로 내면 다이오드 속이 주위보다 50℃ 뜨거워진다는 뜻입니다. 이 값도 “9.5mm 리드 · PCB 장착 · 구리 패드 크기” 같은 조건이 붙어 있어, 기판에 패드를 작게 그리면 더 뜨거워집니다.

10. 제너 · TVS 만의 값

제너는 VZ 를 어느 전류(IZT)에서 쟀는지, TVS 는 보호할 회로 전압 ≤ VWM 이고 VC 가 보호할 부품이 견디는 전압보다 낮은지를 봅니다. SMAJ 는 단방향이면 띠가 캐소드 쪽이고 “no marking on bidirectional types” — 양방향은 극성 띠가 없습니다. 제너 품번별 전압은 제너 전압 코드 글에서 따로 정리합니다.

11. 6종 한눈에 비교

모두 Vishay 데이터시트의 최대값(용량은 대표값). “-” 는 그 종류에 해당하지 않는 값, “표에 없음” 은 데이터시트에 항목이 없는 값입니다.

12. 바꿔 쓸 때 체크리스트

• VRRM — 같거나 높게. 교류 정류면 최고값(실효값 × 1.41) 이상
• IF(AV) — 숫자만이 아니라 조건 온도(TA · TL)와 리드 길이 · 패드까지 같은 기준으로
• trr — 스위칭 회로면 같은 종류(초고속 · 쇼트키) 이상으로. 1N4007 → UF4007 은 대개 되지만 반대는 안 됨
• VF · IR — 쇼트키로 바꾸면 VF 는 낮아지지만 누설이 크게 늘고 최고 온도가 낮을 수 있음
• IFSM — 펄스 조건(8.3ms 반파 · 1µs · 10ms)이 같은지
• 패키지 · 열 — RθJA 조건(패드 크기)과 리드 · SMD 차이
• 제너 · TVS — 제너는 VZ 와 IZT · 허용차, TVS 는 VWM · VC · 단방향/양방향(CA)

자료: Vishay 1N4001 (88503, 2020-04-29) · UF4001 (88755, 2020-04-06) · 1N5817 (88525, 2020-07-01) · SS12 (88746, 2020-04-23) · 1N4148 (81857, Rev. 1.6) · 1N4728A (85816, Rev. 2.7) · SMAJ5.0A (88390, 2024-01-09) 데이터시트, 응용 노트 Fundamentals of Rectifiers (88867) · Physical Explanation (84064). 같은 품번이라도 회사마다 값과 조건이 다를 수 있으니, 실제로 쓰는 회사의 데이터시트로 확인하세요.