逆ダイオードとは？

ダイオードは、回路内の電流の方向を制御する電子デバイスです。 標準ダイオードでは、電流は順方向に流れますが、逆方向には流れません。 ただし、あるタイプのダイオードは、特定の条件下で電流を逆方向に流すことができます。 この特殊なタイプのダイオードは逆ダイオードです。

ダイオード構造には、シリコンなどの半導体材料の2つのセグメントが含まれます。 1つのセグメントには陽極と呼ばれる正の電荷があります。 他のセグメントには、陰極と呼ばれる負の電荷があります。 製造時に、これらの2つのセグメントは互いに融合され、PN接合を形成します。これにより、一方の部分が正、他方が負として識別されます。 通常、金属リードは接合部の反対側の端に取り付けられ、ダイオードを形成します。

PN接合は、ダイオードの動作の焦点です。 材料の2つのセグメントが融合すると、空乏領域と呼ばれるPN接合を横切る狭い帯域で互いの電荷を相殺します。 ダイオードのこの領域は、正電荷でも負電荷でもないため、ダイオードの2つのセグメント間の絶縁体として機能します。

通常の動作では、ダイオードは電子チェックバルブのように機能します。 ダイオードのカソードに負の電圧が印加されると、電荷はダイオードの内部電荷と結合します。 これが発生すると、PN接合での空乏領域の絶縁が保持され、電流がダイオードを通過するのを防ぎます。 この状態で動作するダイオードは、逆ダイオード動作、つまり逆バイアスになります。

ただし、ダイオードのアノードに負の電圧が印加されると、電圧はダイオードの正に帯電した部分に移動します。 接合部に到達すると、電荷は空乏領域を埋めるのに十分な電気エネルギーを持ちます。 この時点で、ダイオードは電流を流し、電圧が除去されるまで電流が流れ続けるようにします。 この状態で動作するダイオードは、順方向ダイオード動作または順方向バイアスです。

ただし、空乏領域の絶縁は、一定レベルの電圧にしか耐えられません。 デバイスが逆ダイオード状態で動作しているときに電圧が高くなりすぎると、空乏領域が機能しなくなり、電流のサージが流れます。 この現象は雪崩と呼ばれ、通常、標準ダイオードが発生すると破壊されます。

雪崩現象は一般的に避けるべきものですが、エンジニアは、電圧が所定のレベルに達するまで阻止し、その後通過できるようにすることは、電子技術の開発において有用なツールになり得ることを発見しました。 その後、彼らは、雪崩の恐ろしい影響に耐えることができる非常に特殊な空乏領域を持つダイオードの設計を始めました。 創業以来、これらのタイプのダイオードは、電子機器のほぼすべての分野に進出してきました。

動作中、逆ダイオードは標準ダイオードのように機能します。 陰極に負の電圧が印加され、ダイオードがそれを遮断します。 ただし、その電圧がブレークダウン電圧と呼ばれる所定のレベルまで上昇し続けると、ダイオードは制御された雪崩を受け、安全に逆方向に電流を流し始めます。 これらのダイオードには、アバランシェダイオード、ブレークダウンダイオード、逆ダイオードなど、多くの名前が付けられています。