半導体ダイオードとは？

半導体ダイオードは、単一方向に電子を伝導し、接合された正（P）タイプと負（N）タイプの半導体を使用する半導体デバイスです。 N型材料が負の場合、電子ドナーはより正のP型半導体に向けて電子を放出し、順方向バイアス伝導をもたらします。 P型材料が負で、N型材料が正の場合、逆バイアス状態が発生します。 半導体ダイオードは、水ポンプに使用される一方向バルブに非常によく似ています。 ポンプの電源を切ると、一方向弁で水が妨げられるため、水は逆流しませんが、ポンプが作動していると、水が弁がまったくないように流れます。

最初の半導体ダイオードは気体で、直接加熱されたカソードとプレートを持ち、真空管の中にありました。 陰極で負の電荷が利用できる場合、熱エネルギーにより電子が真空を通過し、正に帯電したプレートに引き付けられます。 正の陰極では、プレートから電子は流れません。 このメカニズムにより、交流（AC）を直流（DC）に変換する最初の電力整流器が可能になりました。

小信号ダイオードは順方向電圧降下が非常に小さいため、信号検出と低電圧スイッチングに役立ちます。 無線周波数のアプリケーションでは、低レベルの検出やその他の低信号レベルの変換に、金属と半導体の接合を備えたゲルマニウム半導体が使用されます。 さまざまなタイプの小信号スイッチングダイオードは、スイッチング速度や接合容量などのいくつかの要因によって分類されます。

ショットキーダイオードは、金属に接合された半導体を使用して特別に構成された半導体ダイオードです。 結果として生じる順方向電圧降下は、約0.5ボルトの直流（VDC）です。 ショットキーダイオードは、正のDC電源レベルを1 VDC以上超える過渡電圧が発生するのを回路から保護するクランプアプリケーションに使用されます。 これは、ショットキーダイオードのアノードを保護対象の信号線に接続し、カソードを正の電源バスに接続することで可能です。

チューニングダイオードは、ダイオードの逆バイアス容量を利用します。 逆バイアス電圧が増加すると、通常、逆電圧が増加すると接合表面積が実質的に減少するため、容量が減少します。 DC回路は、調整ダイオードのこの調整可能な容量を処理できます。 この容量は、調整ダイオードの調整可能な容量に一部基づいて中心周波数を変更するAC回路の一部であり、ダイオードの回路調整能力をもたらします。

通常、シリコンダイオードの順方向電圧降下は0.7 VDCですが、ゲルマニウムダイオードのDC降下は0.3 Vです。 ブレークダウン電圧と呼ばれる最大逆電圧と最大順方向電流は、特定のダイオード設計に依存します。 ほとんどの回路のニーズには、特別な特性が必要なダイオードがあります。 単一のダイオードが要件を満たさない場合、直列または並列動作の複数のダイオードで十分な場合があります。