資料紹介
p型半導体とn型半導体を単結晶内で接合し、p型からn型に性質が移り変わる遷移部分をpn接合という。pn接合面付近では、お互いのキャリアである電子と正孔が静電気力で引き合い、または反発しあって電位差を生じている。
電圧が加えられていない熱平衡状態のpn接合では接合の部分を通過し電流が流れることがない。つまり、電位差を生じない。その一方で、ダイオードのｐ形のほうを正電位、ｎ形のほうを負電位になるように電池を接続すると、ｎ形のほうでは電池から電子が、ｐ形のほうでは正孔が入る。その結果、電位差を生じ電子が電位障壁を越えこのダイオードは電流が流れる。逆に、ｐ形のほうが負、ｎ形のほうが正になるように電池を接続すると、ｐ形の部分の正孔は負極に、ｎ形の部分の電子は正極のほうに移動し欠乏層が発生する。その結果、ダイオードの中では電流を運ぶものがなくなり電流が流れなくなる。この性質をダイオードの整流作用という。また、整流作用で電流が流れる方向は順方向といい、電流が流れない方向は逆方向という。
と表すことができ、I0は 以下ではほとんど電流は流れない。なお、逆方向特性で逆耐電圧を超すと急に電流が増加し、ダイオードが破壊されるので、この電圧を超さないようにすることが必要となる
上記のような、pn接合を持ち非対称の電圧−電流特性をもつ二端子素子をpn接合ダイオードという。pn接合ダイオードは、方向性があり、整流作用に用いられ電流の流れを制御する。また、接合面積を大きくすることで、大電流を流すことができる特徴を持つ。また、このほかにも特殊な性質を持つpnダイオードをまとめる。
・可変容量ダイオード（variable-capacitance diode）
pn接合ダイオードに逆方向電圧を加えると、接合部の電位障壁が高くなり、それに応じて、空乏層の幅が広がる。したがって、pn接合容量は、加える逆方向電圧の大きさで変化する。この性質を利用したのが可変容量ダイオードである。これは、kHz帯からミリ波帯にわたる極めて広い周波数範囲で、自動周波数制御、周波数変換、電子同調などに用いられる。別名、バラクタダイオード（varactor diode）。
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電子工学レポート：pn接合ダイオードの仕組みについて
学生番号 06416714 氏名 木原悠太 提出日17.5.19
p型半導体とn型半導体を単結晶内で接合し、p型からn型に性質が移り変わる遷移部分をpn接合という。pn接合面付近では、お互いのキャリアである電子と正孔が静電気力で引き合い、または反発しあって電位差を生じている。
電圧が加えられていない熱平衡状態のpn接合では接合の部分を通過し電流が流れることがない。つまり、電位差を生じない。その一方で、ダイオードのｐ形のほうを正電位、ｎ形のほうを負電位になるように電池を接続すると、ｎ形のほうでは電池から電子が、ｐ形のほうでは正孔が入る。その結果、電位差を生じ電子が電位障壁を越えこのダイオードは電流が流れる。逆に、ｐ形のほうが負、ｎ形のほうが正になるように電池を接続すると、ｐ形の部分の正孔は負極に、ｎ形の部分の電子は正極のほうに移動し欠乏層が発生する。その結果、ダイオードの中では電流を運ぶものがなくなり電流が流れなくなる。この性質をダイオードの整流作用という。また、整流作用で電流が流れる方向は順方向といい、電流が流れない方向...
