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電験3種|ダイオードはこれだけ覚えればOK

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ダイオードの構造

p形半導体とn形半導体を組み合わせた電子素子で、電流を一定方向にしか流さない特徴を持っています。

上の図の場合、

  • 順電流:アノードからカソードに向かって流れる電流
  • 逆電流:カソードからアノードに向かって流れる電流

 

 

p形半導体とn形半導体が触れている面を接合面と呼び、

自由電子と正孔が結び付き(再結合)電気的に中性(プラスでもマイナスでもない)部分が作られます。

この電気的に中性な場所を空乏層と呼びます。

空乏層が作られるため、ダイオードは一方向にしか電流を流さない性質を持つようになるのです。

ダイオードの整流作用

ダイオードが一方向にしか電流を流さない性質の原理について説明します。

順方向の電流

p形半導体からn形半導体に向かって電流が流れるように、

p形半導体を電源の+側、n形半導体を電源の-側に接続します。

空乏層の両端の面は電気を帯びているのでコンデンサと同じように電界を持っています。

空乏層の電界と逆向きの電圧が電源から加わるため、電源電圧が一定以上になると空乏層が打ち消されて、電流が流れるようになるのです。

逆方向の電流

n形半導体からp形半導体に向かって電流が流れるように、

n形半導体を電源の+側、p形半導体を電源の-側に接続します。

この場合、空乏層の電界と同じ向きの電界が電源から加えられるので、

空乏層の幅が大きくなりほとんど電流は流れません。

しかし、一定上の電圧を加えると急激に電流は流れるようになります。これを降伏現象(ツェナー効果)と呼びます。

ダイオードの電流-電圧特性

順電流、逆電流の性質をまとめると次のようになります。

いろいろなダイオード

ツェナーダイオード

可変容量ダイオード

発光ダイオード

レーザーダイオード

ホトダイオード

 

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