ダイオードの動作原理【整流作用】

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電気
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ダイオードはn型半導体とp型半導体を接合したものをいいます。
半導体の基本となる素子になります。

順方向(アノードからカソード)には電流を流しますが、逆方向には電流を流しません。

英語で表記するとアノード(Anode)、カソード(Cathode)になりますが、
記号ではAとKで表記され、もともとドイツ語のKathodeだったのでそれの名残です。

半導体の基礎知識
半導体の基礎的な知識の部分を簡単に説明します。
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ダイオードの基本的な構造

p型とn型の接合面付近は電子と正孔が結合して多数キャリアが存在しない
電気的に絶縁されている空乏層ができます。

p型には正孔(+の性質を持ちます)、n型には電子(-の性質をもちます)が多数キャリアとして存在します。

 

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逆方向バイアス

p型に負極、n型に正極を接続することを逆方向バイアスといいます。

  1. p型領域の正孔は負極に引き付けられる
  2. n型領域の電子は正極に引き付けられる
  3. 多数キャリアの存在しない空乏層が拡大していく
  4. ダイオードの抵抗値が増加し電流がほとんど流れなくなる
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順方向バイアス

n型に負極、p型に正極を接続することを順方向バイアスといいます。

  1. p型領域の正孔は正極に反発
  2. n型領域の電子は負極に反発
  3. 正孔と電子が空乏層に侵入する
  4. 空乏層付近で電子と正孔の結合が生じる
  5. 空乏層が狭くなりダイオードの抵抗値が低下する
  6. 正孔と電子が空乏層を通り抜けて反対の領域へ侵入する
  7. 電源から正孔と電子は供給されるためダイオードには電流が流れる
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整流作用

ダイオードは順方向には電流を流し、逆方向には電流を流さない性質があります。
このはたらきを整流作用といいます。

この作用によって交流から直流に変換することが可能なるのでダイオードの重要な
はたらきになります。



交流電源にダイオードを図のように接続します。
交流は電流の向きが周期的に変化しますがダイオードは一方向にしか電流を流しません。
※青矢印方向は流れる 赤矢印方向は流れない
その時に負荷に流れる電流はマイナス側(下側)の波形が切り取られた波形になります。

交流の半波を得られるので半波整流回路といいます。

 

 

 


 

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