ダイオードとは

ダイオードとは、電流を一定の方向に流す半導体素子です。電流を水の流れに例えるなら、ダイオードは“弁”のイメージです。

以下に、実際のダイオード例を示します。ダイオードには、カソード側にマークが付いています。カソードについては、 ダイオードの構造 を参照してください。

ダイオードの用途

整流作用

ダイオードは一定の方向にしか電流を流しません。これを整流作用と呼びます。以下にダイオードの整流作用を利用した、全波整流回路を示します。全波整流回路は電源回路などに多く使用され、コンデンサと組み合わせて、交流を直流に変換します。

逆流防止

逆流を防止して回路および回路部品を保護します。

過電圧保護

ダイオードの構造

ダイオードの接合構造は、PN 接合とショットキ接合に分類されます。

PN 接合

電荷を運ぶキャリアが正孔の半導体を、P 型半導体と呼びます。電荷を運ぶキャリアが電子の半導体をN型半導体と呼びます。 P 型半導体とN 型半導体を接合した構造をPN 接合と呼びます。接合部分では再結合（正孔を電子が埋め、キャリアが消失すること）が起こり、電荷がない領域が生じます。 これを空乏層と呼びます。
P 型半導体側の端子をアノード、N 型半導体側の端子をカソードと呼びます。

実際のダイオードのN 層はN+層とN−層で構成されます。ダイオードの耐圧は、N−層の厚さとキャリア濃度で決まります。 N−層を厚くし、キャリア濃度を低くすると、耐圧は上がります。 しかし、耐圧と抵抗にはトレードオフの関係があり、耐圧を上げると抵抗も大きくなってしまいます。

ショットキ接合

金属と半導体（一般的にN 型半導体）を接合した構造をショットキ接合と呼びます。 接合部分にはショットキ障壁が生じます。金属側の端子をアノード、N 型半導体側の端子をカソードと呼びます。 P 型半導体を使用しないため、正孔をキャリアとして使用しません。

ダイオードは、順方向（アノードに正電圧、カソードに負電圧）に電圧を印加すると、電流が流れます。 逆方向に電圧を印加しても、電流は流れません。

一定の方向に電流が流れる理由

PN接合のダイオードを例にして説明します。

	電圧を印加していない状態 正孔と電子は平衡状態です。
	順方向に電圧を印加 順方向に電圧を印加すると空乏層が狭くなり、正孔と電子は再結合を繰り返します。また、正孔と電子は矢印の向きに移動し続けます。つまり、電流が流れている状態です。
	逆方向に電圧を印加 逆方向に電圧を印加すると空乏層が広がり、正孔と電子は移動しない状態になります。つまり、電流は流れません。