ダイオードとは

ダイオードとは、p-n接合を持つ半導体で作られた2端子の電子デバイスです。 東京エレクトロンの公式用語集は、元来は2つの電極を持つ真空管を指していた語が、今日ではこの意味で使われるとしています。

定義・解説

n型半導体とp型半導体は、電流を運ぶ主体が違います。東京エレクトロンの公式用語集は、n型では自由電子が動いて負の電荷を運び、p型では正孔が動いて正の電荷を運ぶとしています。

この2つを接すると、境目に特別な振る舞いが生まれます。

p側を高い電位にすると、p側の正孔とn側の自由電子が、どちらも境目へ向かって進みます。境目で出会って結び付き、後ろから次が補充されるため、電流は流れ続けます。

向きを逆にすると、正孔はp側の奥へ、自由電子はn側の奥へ引き寄せられます。境目の付近から電流を運ぶものが退いていき、そこに運び手のいない領域が広がります。電流はほとんど流れません。

同じ素子が、加わる電圧の向きだけで通したり止めたりします。これがダイオードです。

向きだけで振る舞いが決まります

順方向では正孔と自由電子が境目へ向かって進み、出会って結び付き、後ろから補充されて電流が続きます。逆方向では両者が境目から退き、運び手のいない領域が広がります。

トランジスタは3端子です。3つ目の端子へ与えた信号で、他の2端子の間の流れ方を変えます。だから増幅もスイッチもできます。

ダイオードには、その3つ目がありません。加わる電圧の向きが振る舞いを決め、外から介入する余地はありません。

制御を手放したぶん、構造は単純です。小さく作れて、同じ面積でより多くの電流を扱えます。パワー半導体の分野でダイオードが独立した製品として並ぶのは、この単純さが素直に性能へ効くためです。

パワーモジュールでは、スイッチ素子とダイオードが対で入ります。モータのような誘導性の負荷を切った瞬間、電流には行き場が要ります。逆向きに流す経路をダイオードが受け持ちます。制御の要らない役目なので、2端子で足ります。

東京エレクトロンの公式用語集は、ディスクリートを、集積回路に対して単一の機能を果たす半導体デバイスの類型を指す形容詞と位置づけ、トランジスタやダイオードを例に挙げています。

1つの素子が1つの役目だけを売り物にします

ディスクリートは1つの素子が1つの役目を果たし、それだけを売り物にします。何億個ものトランジスタを1枚に載せる集積回路とは、製品としての性格が正反対の位置にあります。

ダイオードは、この分類の代表です。1つの素子が1つの役目を果たし、それだけを売り物にします。何億個ものトランジスタを1枚に載せる集積回路とは、製品としての性格が正反対の位置にあります。

ダイオードとは何ですか？

東京エレクトロンの公式用語集は、元来は2つの電極を持つ真空管を指していた語が、今日ではp-n接合を持つ半導体で作られた2端子の電子デバイスを指すとしています。

なぜ一方向にだけ流れるのですか？

p型とn型を接した境目に、電流を運ぶ主体の違いがあるためです。順方向では正孔と自由電子が境目へ向かって進み、電流が続きます。逆方向では両者が境目から遠ざかり、電流を運ぶものが境目付近から失われます。

整流とは何ですか？

向きが交互に変わる電流を、一方向の電流へ整えることです。ダイオードが一方向にだけ流すという性質を、そのまま用途にしたものです。

2端子であることに意味はありますか？

あります。トランジスタは3端子で、3つ目の端子から流れ方を制御します。ダイオードには制御用の端子がなく、加わる電圧の向きだけで振る舞いが決まります。単純なぶん小さく作れます。

なぜ真空管の名前を受け継いだのですか？

機能が同じだったためです。同じ役目を半導体で実現できるようになったとき、名前がそのまま移りました。東京エレクトロンの公式用語集は、この経緯を伝えています。

どこで使われますか？

電源回路と、スイッチと対になる場所です。パワーモジュールではスイッチ素子とダイオードが対で入り、誘導性の負荷を切った瞬間に電流の行き場を作ります。

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