理論電子理論半導体・ダイオード★★☆☆☆
ダイオードの種類と動作原理
概要
ダイオードは pn 接合を持つ半導体素子で、整流ダイオード・定電圧（ツェナー）ダイオード・可変容量（バリキャップ）ダイオード・LED・レーザダイオードなど用途ごとに種類がある。各ダイオードが順方向・逆方向のどちらの電圧で動作するかを正確に理解することが重要であり、空乏層や降伏現象の仕組みが各種類の特性と結びついている。
📖用語
pn接合：p型半導体（正孔が多い）とn型半導体（電子が多い）を接合した構造。整流作用の根源となる。
空乏層：pn接合部で電子と正孔が結合して電荷が枯渇した絶縁性の領域。逆方向電圧で広がり、静電容量を変化させる。
ツェナーダイオード（定電圧ダイオード）：逆方向の降伏電圧（ツェナー電圧 Vz）付近で電圧をほぼ一定に保つダイオード。電圧安定化回路に使用される。
VCO（Voltage Controlled Oscillator）：電圧制御発振器。印加電圧によって発振周波数を変えられる回路。可変容量ダイオードを同調素子として使用する。
ダイオードとは
pn 接合を持つ半導体素子で，一方向にのみ電流を流す整流作用を持つ。
順方向（p側が高電位）に電圧をかけると電流が流れ，逆方向では電流が流れない。
pn接合の基本
•順方向電圧（p側を高電位）：電流が流れる（導通）
•逆方向電圧（n側を高電位）：ほとんど電流が流れない（遮断）
•空乏層：pn接合部に生じる絶縁性の領域。逆方向電圧で広がる。
主なダイオードの種類と使用電圧の向き
| ダイオード種類 | 使用電圧の向き | 主な用途・動作 |
|---|---|---|
| 整流ダイオード | 順方向電圧 | 交流を直流に変換する整流回路に使用 |
| 定電圧ダイオード（ツェナーダイオード） | 逆方向電圧 | 降伏電圧（Vz）付近で電流が変化しても電圧がほぼ一定になる性質を利用。電圧安定化回路（シャント型電圧レギュレータ）に使用 |
| 可変容量ダイオード（バリキャップ） | 逆方向電圧 | 逆方向電圧の大きさで空乏層幅が変化し静電容量が変化。AM/FMの同調回路、VCO（電圧制御発振器）に使用 |
| 発光ダイオード（LED） | 順方向電圧 | 順方向電流で電子・正孔が再結合し自然放出で光を発生 |
| レーザダイオード（LD） | 順方向電圧 | 順方向電流で誘導放出により位相のそろったレーザ光を発生。光通信（1310 nm・1550 nm 帯）や光ディスク装置に使用 |
| フォトダイオード | 逆方向電圧（または無電源） | 光を受けると電流が流れる（光電変換）。太陽電池も同じ原理 |
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