ダイオードの基本についてどれくらい知っていますか? （パート1）

ダイオードは最も初期の半導体デバイスの 1 つであり、その応用範囲は非常に広いです。 特に、さまざまな電子回路では、ダイオードや抵抗、コンデンサ、インダクタなどの部品を合理的に接続して、さまざまな機能を備えた回路を形成し、交流整流、変調信号の検出、制限やクランプなどのさまざまな機能を実現できます。電源電圧の電圧調整。

一般的な無線回路であっても、他の家庭用電気製品や産業用制御回路であっても、ダイオードの痕跡が見つかります。

ダイオードの特徴と用途

半導体ダイオードはほぼすべての電子回路で使用されており、多くの回路で重要な役割を果たしており、最も初期の半導体デバイスの 1 つであり、その用途も非常に広いです。

ダイオードの応用

1. 整流ダイオード

ダイオードの一方向導電性を使用することにより、交流を単一方向の脈動直流に変換できます。

2. スイッチコンポーネント

順方向電圧が作用すると、ダイオードの抵抗は非常に小さくなり、スイッチがオンになったのと同じオン状態になります。 逆電圧が作用すると、抵抗は非常に大きく、切断されたスイッチのように遮断状態になります。 ダイオードのスイッチング特性を利用して、さまざまな論理回路を構成できます。

3. 制限要素

ダイオードがオンになった後、その順方向電圧降下は基本的に変化しません（シリコン管では {{0}}.7V、ゲルマニウム管では 0.3V）。 この特性を利用することで、回路内の制限要素として信号振幅を一定の範囲に制限することができます。

4. リレーダイオード

スイッチング電源のインダクタンスやリレーなどの誘導負荷においてリレーの役割を果たします。

5. 検出ダイオード

無線の探知機として機能します。

6. バラクタダイオード

テレビの高周波ヘッドに使用されています。

ダイオードはどのように機能するのでしょうか?

結晶ダイオードは、P 型半導体と N 型半導体によって形成される pn 接合であり、界面の両側に空間電荷層を形成し、自己構築電界を持ちます。 電圧が印加されていないとき、pn接合の両側のキャリア濃度の差によって生じる拡散電流と、自己形成電界によって生じるドリフト電流は等しく、電気的に平衡にあります。 順方向電圧バイアスがある場合、外部電界と自己形成電界の相互抑制によりキャリア拡散電流が増加し、順方向電流が発生します。 外部に逆電圧バイアスがある場合、外部電界と自己構築電界はさらに強化され、特定の逆電圧範囲で逆バイアス電圧に依存しない逆飽和電流 I0 が形成されます。 印加される逆電圧がある程度大きくなると、pn接合の空間電荷層内の電界強度が臨界値に達し、キャリアの倍増過程が起こり、多数の電子正孔対が発生し、大きな逆電圧が発生します。ダイオードの降伏現象と呼ばれる降伏電流。

ダイオードの種類

ダイオードには多くの種類があり、使用される半導体材料に応じて、ゲルマニウムダイオード（Ge管）とシリコンダイオード（Si管）に分けることができます。 さまざまな用途に応じて、検出ダイオード、整流ダイオード、電圧調整ダイオード、スイッチングダイオード、絶縁ダイオード、ショットキーダイオード、発光ダイオードなどに分けることができます。 コアの構造に応じて、点接触ダイオード、面接触ダイオード、平面ダイオードに分類できます。 点接触ダイオードは、パルス電流によって滑らかな半導体チップの表面に非常に細い金属ワイヤを押し付け、ワイヤの一端とチップがしっかりと焼結して「PN 接合」を形成します。 点接触のため微小電流（数十MA以下）を流すことができ、電波探知などの高周波小電流回路に適しています。 面接触ダイオードは「PN接合」の面積​​が大きいため、大電流（数アンペア～数十アンペア）を流すことができ、主に交流を直流に変換する「整流」回路に使用されます。 プレーナダイオードは特殊なシリコンダイオードで、大電流を流すことができるだけでなく、安定した信頼性の高い性能を備えており、主にスイッチング回路、パルス回路、高周波回路に使用されます。

ダイオード応用回路

1.ダイオード簡易直流電圧調整回路

ダイオード単純な電圧レギュレータ回路は、回路が簡単で低コストであるため、主に一部のローカルDC電圧供給回路で使用されており、広く使用されています。

ダイオードによる単純な電圧調整回路では、ダイオード管の圧力降下の主な用途は基本的に変わりません。

ダイオードの管圧力降下特性: ダイオードがオンになった後も管圧力降下は基本的に変化せず、管圧力降下はシリコン ダイオードの場合は約 {{0}}.6V、シリコン ダイオードの場合は約 0.2V です。ゲルマニウムダイオード。

2.ダイオード温度補償回路

PN 接合には、導通後に約 {{0}}.6V (シリコン PN 接合を参照) の圧力降下があることがよく知られています。また、PN 接合には温度に依存する特性もあります。 PN 接合の両端の電圧降下は温度の上昇とともにわずかに減少し、温度が高くなるほど減少は大きくなります。 もちろん、PN 接合の両端での電圧降下の絶対値は 0.6V と非常に小さいため、温度補償回路を構成するために使用できます。

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