ダイオード


  1. シリコンと半導体


    1. シリコン

      シリコンは外周に4個の電子を持つ原子で、純粋のシリコン結晶はこの4個の電子を共有する形で安定しており、電子の移動はありません。したがって絶縁体となります。
      　このシリコンに、微量のリンを加えると、リンの外周には5個の電子があるため余った電子は、外部からの電界で移動が可能になります。この状態をN型半導体といいます。
      　また、ボロンを加えると、これは外周に3個の電子を持つため電子のない結合が生まれ、この部分を埋めるように電子が移動可能となります。この状態をP型 半導体といいます。P型半導体は電子のない場所（ホール）の移動となるため、等価的に＋の電子が移動すると考えることができます。

    2. PN接合とダイオード

      　ピンクのP型半導体と緑のN型半導体を接合し電圧をかけます。P型に＋、N型に-を印可すると、P型の+電子は反発してN型の方に、N型の自由電子はP型の方に移動し、持続的に電流が流れます。このとき、中央部では電子とホールの濃度差による内部電界が発生するため、この電界以上の電位差を外部から欠ける必要があります。



      　逆方向に電圧をかけると、P型の＋電子は右に、N型の-電子は左に移動し、中間に電子のない領域（空乏層）が生まれ、電子は流れません。これがダイオードの原理です。



  2. ダイオード素子


    1. 素子の動作

      一番簡単な構造の半導体はダイオードでしょう。ダイオードは二つの端子を持ち、ある方向（順方向といいます）の電圧をかけると電流が流れますが、他の方向（逆方向）の電圧をかけても電流が流れません。
      ただし、正確にいいますと順方向でも、0.7V程度の電圧までは、ほとんど電流が流れません。それ以上の電圧をかけると、急激に抵抗がなくなります。

    2. 素子の外形と順方向

      素子の片方には帯状のマークがついています。このマークがある方から他方が順方向になります。


    3. ダイオードの定格

      ダイオードには流しうる最大の許容電流があります。小型のもので数A、大型のものでは数十Aです。また、逆方向の耐電圧も定められています。これ以上の逆電圧をかけると、ダイオードが壊れます。

  3. 発光ダイオード


    1. 発光ダイオード

      温度を上げなくても発光するこの種の半導体は最近の半導体の大きな成果の一つです。色は赤、黄、緑が主です。通常10mA程度の電流で発光します。このときの電圧は約1.8Vです。5Vの電圧で発光させるには、3本を直列にするか、300オーム程度の抵抗を直列に接続します。

  4. ダイオードの動作試験


    1. 動作試験

      ダイオードが正常か否かは、順方向と逆方向の抵抗を調べます。逆方向は数M（100万）オーム以上の抵抗となります。順方向の抵抗はテスターにより変化します。これは、抵抗を測るとき、テスタが出す電圧により、差が出ます。ダイオードは順方向でも0.7Vの電圧までは、比較的高い抵抗値となります。

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