ダイオードの電圧降下とは

ダイオードは、多くの異なる種類の電子回路で使用される一般的な半導体デバイスです。 電気信号がダイオードを通過すると、ダイオードは動作中に信号の電圧を少し消費します。 ダイオードに入る信号の電圧とダイオードを出る信号の電圧の差は、ダイオードの電圧降下です。 ダイオードの電圧降下は、ダイオードの順方向または逆方向の電圧降下を指しますが、通常は順方向電圧降下を表します。

ダイオードの構造には、異なる電荷を持つ2つの材料のアノードとカソードを結合することが含まれます。 陽極は正に帯電し、陰極は負に帯電します。 接合部と呼ばれるこれらの2つの異なる材料が出会う時点で、2つの異なる反対の電荷が互いに打ち消し合います。 電荷のないこの領域はダイオードの空乏層であり、ダイオード内でアノードとカソードの間の絶縁層を形成します。

電気信号がダイオードのカソードに入ると、追加の負の力により、正に帯電したアノードと反応するため、空乏層の幅が広がります。 より広い空乏層は、信号がダイオードを通過するのをブロックし、プロセスですべての電圧を消費します。 たとえば、5ボルトがダイオードに入ると、ダイオードの電圧降下も5ボルトになります。 この状態のダイオードは逆バイアスされ、電圧降下はダイオードの逆電圧降下です。

ダイオードのアノードに入る電気信号は、ダイオード内に異なる条件セットを作成します。 負に帯電した信号は、アノードにブリッジし、カソードに到達し、ダイオードを通過して、回路の残りの部分に続きます。 このプロセスでは、アノードの正電荷を克服するために比較的少量の電圧が失われます。 一般的なシリコンダイオードの場合、失われる電圧は約0.7ボルトです。 この状態のダイオードは順方向にバイアスされ、電圧降下はダイオードの順方向電圧降下です。

ダイオードの順方向状態と逆方向状態の違いにより、電圧を100％落とすことで一方向の信号をブロックできますが、わずかな降下で他の方向に信号を通過させることができます。 ほとんどのダイオードには100％の逆電圧降下があるため、「ダイオード電圧降下」という用語は順方向電圧降下を指すと仮定していますが、これは必ずしもそうではありません。

バリキャップやバラクタダイオードなど、逆電圧を100％低下させない特殊なダイオードが存在します。 これらのダイオードでは、カソードとアノードの電荷は幅全体で均一ではありません。 その結果、これらのダイオードは、逆バイアス状態にある場合でも、カソードに入る信号の一部がダイオードを通過できるようにします。 これらのタイプのダイオードの電圧降下を説明する場合、順方向と逆方向の電圧降下を区別することが重要です。