はじめに:
ダイオードに流れる電流と印加電圧による電圧との関係を順バイアスと逆バイアスでグラフに示します。このように電圧とダイオード電流をグラフで表すことをダイオードのVI特性と呼びます。
If =順方向バイアス電流
Vf =順バイアス電圧
VR=逆バイアス電圧
PN 接合ダイオードは、p 型半導体と n 型半導体を 2 つの半導体間のブロッキング力で結合することによって作成されます。順方向電流値は順方向電圧の大きさに依存し、両者の間には直接的な関係があります。この関係は PN ジャンクションの IV 特性と呼ばれます。
本文:
pn接合ダイオードのバイアス条件
pn 接合ダイオードには、2 つの活性領域があります。
Pタイプ
N型
印加される電圧は、pn 接合ダイオードの 3 つのバイアス条件のいずれかを決定します。
- 順方向バイアス:p 型がバッテリーのプラス端子に接続され、n 型がマイナス端子に接続されている場合、p-n ジャンクションは順方向にバイアスされていると言われます。
- 逆バイアス:p 型がバッテリーのマイナス端子に接続され、n 型がプラス側に接続されている場合、p-n ジャンクションは逆バイアスされます。
- ゼロ バイアス:p-n 接合ダイオードは外部電圧にさらされません。
pn接合ダイオードのV-I特性
回路を流れる電圧と電流の間の曲線は、P-N 接合ダイオードの V-I 特性を定義します。 X 軸は電圧を表し、Y 軸は電流を表します。 pn 接合ダイオードの V-I 特性をグラフにプロットするとします。ダイオードが次の 3 つの異なるゾーンで動作していることがわかります。
1.ゼロバイアス:
ゼロ バイアス状態では、外部電圧は p-n 接合に供給されません。
その結果、接合部の電位障壁が電流の流れを妨げます。
その結果、V =0 のとき、回路電流はゼロになります。
2.順バイアス:
pn 接合順方向バイアスの p 型は外部電圧の正端子に接続され、n 型は負端子に接続されます。
その結果、潜在的な障壁が最小限に抑えられます。
PN 接合ダイオードの順方向 V-I 特性は、最初は電流が非常にゆっくりと増加することを示しています。 pn接合に供給される外部電圧は、この領域の電位障壁を克服するために使用されるため、曲線は非線形です.
外部電圧が可能な障壁電圧を超えると、電位障壁は取り除かれ、pn接合は通常の導体のように機能します。その結果、曲線 AB は、外部電圧が上昇するにつれて大幅に上昇します。これはほぼ線形です。
3.逆バイアス:
pn 接合の p 型は外部電圧の負端子に接続され、n 型は正端子に接続されます。
その結果、交差点での潜在的な障壁が強化されます。
ジャンクション抵抗は非常に高いレベルにまで上昇し、回路にはほとんど電流が流れません。
ただし、実際には、マイクロアンペアのオーダーの非常に小さな電流が回路を流れます。接合部の少数キャリアのため、これは逆飽和電流として知られています。
PN接合の順方向電流
順方向バイアス接合部にバッテリー電圧が印加されると、この接合部を介して定電流が流れます。
IS は飽和電流フロー (10-9 ～ 10-18 A)
VT は電圧相当温度 (室温で 26 mV)
n は放出衝突です
実際、この表現は正確です。
pn接合の逆電流
pn接合が、そのn型領域がバッテリーの正の電力に接続され、p型領域がバッテリーの負の電力に接続されているという点で、バッテリー内で結合している場合、pn接合は逆になっていると言われます偏った状態。理想的には、接合部に電流が流れません。しかし実際には、iD で表される小さな逆バイアス電流が存在します。
iD はゼロ値または最小値まで低下します。 iD は i0 と書くことができます。
IS は飽和電流フロー (10-9 ～ 10-18 A)
VT は電圧相当温度 (室温で 26 mV)
n は排出コリゲーションです
実際、この式は概算です。
結論 :
ダイオードは 2 つの別々のデバイスとして機能するが、同等の効果を発揮するため、非常に用途の広いコンポーネントとなっています。 さまざまな種類のバイアス 効果により、回路設計でダイオードが実行する機能を完全に選択できます。順方向バイアスと逆方向バイアスを使用すると、回路設計者はダイオードの動作を完全に制御できます。
順方向バイアスと逆方向バイアスでの 1-V 特性に関する重要なメモを調べると、PN 接合ダイオードは一方向にのみ電流を流すという事実が分かります。つまり、順方向バイアスの間です。順方向バイアスの間、ダイオードは電圧の増加とともに電流を伝導します。逆バイアスの間、ダイオードは電圧が上昇しても導通しません。
