P-N接合ダイオードは1950年に登場しました。これは、電子デバイスの最も重要で基本的な構成要素です。 PN接合ダイオードは2端子デバイスであり、PN接合ダイオードの片側をp型にし、N型材料をドープしたときに形成されます。 PN接合は半導体ダイオードのルートです。ザ・さまざまな電子部品 BJT、JFET、 MOSFET（金属酸化物–FET半導体）、LEDおよびアナログまたはデジタルIC すべて半導体技術をサポートしています。半導体ダイオードの主な機能は、電子が完全に一方向に流れるのを容易にすることです。最後に、それは整流器として機能します。この記事では、PN接合ダイオード、順方向バイアスと逆方向バイアスのPN接合ダイオード、およびPN接合ダイオードのVI特性について簡単に説明します。

PN接合ダイオードとは何ですか？

典型的なバイアス条件には3つの可能なバイアス条件と2つの動作領域があります PN接合ダイオード、ゼロバイアス、順バイアス、逆バイアスです。

PN接合ダイオードに電圧が印加されていない場合、電子は接合部を介してP側に拡散し、正孔はN側に拡散して結合します。したがって、P型に近いアクセプター原子とN側に近いドナー原子は使用されません。これらの電荷キャリアによって電界が生成されます。これは、電荷キャリアのさらなる拡散に反対します。したがって、この領域の動きは、空乏領域または空間電荷として知られていません。

PN接合ダイオード

PN接合ダイオードに順方向バイアスをかけると、負の端子がN型材料に接続され、正の端子がダイオードの両端のP型材料に接続されるため、ダイオードの幅が狭くなります。 PN接合ダイオード。

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PN接合ダイオードに逆バイアスをかけると、正端子はN型材料に接続され、負端子はダイオードの両端のP型材料に接続され、の幅を広げる効果があります。 PN接合ダイオードであり、電荷は接合を横切って流れることができません

VIPN接合ダイオードの特性

ゼロバイアスPN接合ダイオード

ゼロバイアス接合では、P側とN側の端子の穴に高い位置エネルギーを提供する可能性があります。接合ダイオードの端子が短絡すると、空乏領域を通過するためのポテンシャル障壁を克服するための十分なエネルギーを持つP側の少数の多数決電荷キャリアが発生します。したがって、多数の電荷キャリアの助けを借りて、電流がダイオードに流れ始め、それは順方向電流として示されます。同様に、N側の少数電荷キャリアは空乏領域を逆方向に移動し、逆電流と呼ばれます。

ゼロバイアスPN接合ダイオード

ポテンシャル障壁は、接合を横切る電子と正孔の移動に対抗し、少数の電荷キャリアがPN接合を横切ってドリフトすることを可能にします。ただし、ポテンシャル障壁は、P型とN型の少数電荷キャリアがPN接合を横切ってドリフトするのに役立ちます。その後、多数電荷キャリアが等しく、両方が逆方向に移動して最終結果がゼロになると、平衡が確立されます。回路に流れる電流。この接合部は動的平衡状態にあると言われています。

半導体の温度が上昇すると、少数の電荷キャリアが際限なく生成され、リーク電流が増加し始めます。ただし、PN接合には外部電源が接続されていないため、電流を流すことはできません。

転送バイアスのPN接合ダイオード

いつ PN接合ダイオードは順方向バイアスで接続されています P型材料に正の電圧を与え、N型端子に負の電圧を与えることによって。外部電圧がポテンシャル障壁の値（Siの場合は0.7V、Geの場合は0.3Vと推定）より大きくなると、ポテンシャル障壁の反対が克服され、電流の流れが始まります。負の電圧が近くの電子をはじくため正の電圧によって接合部と反対方向に押されている穴と結合して交差するエネルギーをそれらに与えることによって接合部。

順方向バイアスのPN接合ダイオード

ビルトイン電位まで流れるゼロ電流の特性曲線の結果は、静的曲線では「ニー電流」と呼ばれ、次に示すように、外部電圧がわずかに増加してダイオードに大電流が流れます。

VI転送バイアスにおけるPN接合ダイオードの特性

転送バイアスにおけるPN接合ダイオードのVI特性は非線形、つまり直線ではありません。この非線形特性は、N接合の動作中、抵抗が一定ではないことを示しています。転送バイアスのPN接合ダイオードの傾きは、抵抗が非常に低いことを示しています。順方向バイアスがダイオードに適用されると、低インピーダンスパスが発生し、無限電流と呼ばれる大量の電流を流すことができます。この電流は、少量の外部電位でニーポイントより上に流れ始めます。

転送バイアスにおけるPN接合ダイオードVIの特性

PN接合の電位差は、空乏層の作用によって一定に保たれます。 PN接合ダイオードがダイオードの通常の仕様よりも多くの電流を伝導すると、余分な電流が熱放散を引き起こし、デバイスに損傷を与えるため、伝導される最大電流量は負荷抵抗によって不完全に保たれます。

逆バイアスのPN接合ダイオード

PN接合ダイオードが逆バイアス状態で接続されている場合、正（+ Ve）の電圧がN型材料に接続され、負（-Ve）の電圧がP型材料に接続されます。

+ Ve電圧がN型材料に印加されると、正電極の近くの電子を引き付けて接合部から離れますが、P型端の正孔も負電極の近くの接合部から引き付けられます。。

逆バイアスのPN接合ダイオード

このタイプのバイアスでは、PN接合ダイオードを流れる電流はゼロです。ただし、少数の電荷キャリアによる漏れ電流は、UA（マイクロアンペア）で測定できるダイオードを流れます。 PN接合ダイオードへの逆バイアスの電位が最終的に増加し、PN接合の逆電圧破壊につながると、PN接合ダイオードの電流は外部回路によって制御されます。逆ブレークダウンは、PおよびN領域のドーピングレベルに依存します。さらに、逆バイアスの増加に伴い、回路の過熱によりダイオードが短絡し、PN接合ダイオードに最大回路電流が流れます。

VI逆バイアスにおけるPN接合ダイオードの特性

このタイプのバイアスでは、ダイオードの特性曲線が下図の第4象限に示されています。このバイアスの電流は、ブレークダウンに達するまで低く、したがってダイオードは開回路のように見えます。逆バイアスの入力電圧がブレークダウン電圧に達すると、逆電流が大幅に増加します。

逆バイアスにおけるPN接合ダイオードVIの特性

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したがって、これはすべて、ゼロバイアス、順バイアス、逆バイアス条件でのPN接合ダイオードとPN接合ダイオードのVI特性に関するものです。この概念をよりよく理解していただければ幸いです。さらに、この記事に関する疑問、またはエレクトロニクスプロジェクト以下のコメントセクションにコメントしてフィードバックをお寄せください。フォトトランジスタに使用されているダイオードはどれですか？

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