ジャンクションダイオードとは

接合ダイオードは、通常はシリコン製の半導体結晶で、2つの電気端子が接続されています。 PN接合ダイオードは、最も一般的なタイプの半導体ダイオードです。 通常、接合ダイオードの特性により、電流を一方向に容易に伝導できますが、他の方向には伝導できません。 接合ダイオードを使用して、交流（AC）を直流（DC）に変換し、温度を検出し、回路を損傷電圧から保護することができます。 また、光を作成および検知し、論理ゲートを形成し、他の多くの機能を実行できます。 ラジオ、テレビ、CDドライブなどの多くの電子デバイスでは、さまざまなタイプの接合ダイオードが使用されています。

接合ダイオードが作成されると、その結晶の片側に正孔と呼ばれるp型の正電荷キャリアが注入されます。 反対側には、電子であるn型負電荷キャリアが注入されます。 中間の薄い領域は、PN接合として知られています。 一部の電子は接合部をさまよってホールと結合し、逆もまた同様です。 これにより、空乏層と呼ばれる接合部の周囲に中性電荷の狭い領域が作成されます。

順方向バイアス電圧が接合ダイオードに印加されると、通常、より多くの電子がn型領域に押し込まれます。 また、p型領域により多くのホールを強制します。 この電圧が増加すると、空乏層が狭くなります。 これにより、接合部に電流が流れやすくなります。 順方向バイアスが特定の電圧を超えると、電流は非常に簡単に流れることができます。

反対の逆バイアス電圧が印加されると、p型領域からより多くのホールが抽出され、n型領域からより多くの電子が抽出されます。 正孔と電子は接合部から引き離され、空乏層が広がります。 これにより、通常、電流が流れにくくなります。 逆バイアス電圧が増加すると、接合部を流れる電流はゼロに近くなります。 残りの「漏れ」電流は多くの場合非常に小さいですが、ダイオードの接合部温度とともに増加する可能性があります。

接合ダイオードには、一方向にのみ電流を流す能力に関連する多くの用途があります。 たとえば、ACをDCに変換することもできます（整流とも呼ばれます）。 また、ラジオ受信機でオーディオ信号を無線周波数（RF）信号から分離することもできます。 制御回路では、モーターやリレーコイルなどの大電流デバイスがオンまたはオフに切り替えられたときに、接合ダイオードが電力スパイクから保護されます。 多くのタイプの集積回路では、すべてのピンにダイオードを使用して、過度の外部電圧がチップに損傷を与えないようにしています。

ジャンクションダイオードは、通常プラスチックケースに入れられることなく、非常に光に敏感です。通常、光を検出するフォトダイオードとして、また太陽電池で光を電気に変換するために使用されます。 発光ダイオード（LED）は、光子を生成する接合ダイオードです。 LEDはさまざまな色で存在し、赤外線から近紫外線までの光を生成できます。 多くの場合、電子デバイスのステータスインジケータとしても使用されます。 レーザーダイオードは単一波長の光を生成し、通常はパッケージ内の研磨されたキャビティを通して集光されます。 レーザーダイオードは、高速通信や民生用CD / DVDドライブでよく使用されます。

接合ダイオードの他のアプリケーションには、論理ゲート、キーボードマトリックス、温度センサー、電圧レギュレータが含まれます。 接合ダイオードは、可変電圧制御コンデンサとしても機能します。 ラジオまたはテレビのチューニング回路は、ダイオードの空乏層のサイズを変えることができ、これにより静電容量が変化します。