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ベーシックエレクトロニクス-特殊用途ダイオード
いくつかの特別な目的に役立つように設計されたダイオードはほとんどありません。 過渡電圧抑制ダイオード、金ドープダイオード、スーパーバリアダイオード、ポイントコンタクトダイオード、ペルチェダイオードなど、このような種類が多数あります。 しかし、これら以外にも、著名なダイオードはほとんどなく、多くの用途があります。 それらを見ていきましょう。
バラクターダイオード
接合ダイオードは、空乏領域が誘電体として機能できる両側に2つの電位を持っています。 したがって、静電容量が存在します。 バラクターダイオードは、接合容量が変化する逆バイアスで動作する特殊なケースのダイオードです。
バラクターダイオードは、 Vari Cap または Volt Cap とも呼ばれます。 次の図は、逆バイアスで接続されたバラクタダイオードを示しています。
印加される逆電圧が増加すると、誘電体領域の*幅*が*増加*し、*接合容量*が*減少*します。 逆電圧が減少すると、誘電体の幅が減少し、静電容量が増加します。 この逆電圧が完全にゼロの場合、*キャパシタンス*は*最大*になります。
次の図は、その機能を表すバラクターダイオードに使用されるさまざまな記号を示しています。
すべてのダイオードにはこの接合容量がありますが、バラクターダイオードは主にこの効果を利用してこの接合容量の変動を大きくするために製造されています。
バラクターダイオードの用途
このダイオードには、次のような多くの用途があります-
- 電圧可変コンデンサとして使用されます。
- 可変LCタンク回路で使用されます。
- 自動周波数制御として使用されます。
- 周波数変調器として使用されます。
- RF位相シフターとして使用されます。
- ローカル発振器回路の周波数逓倍器として使用されます。
トンネルダイオード
通常のPN接合の不純物濃度が大幅に増加すると、この*トンネルダイオード*が形成されます。 発明者にちなんで*江崎ダイオード*としても知られています。
ダイオードの不純物濃度が増加すると、空乏領域の幅が減少し、電荷キャリアに余分な力が加わり、接合部を通過します。 空乏領域の幅が狭くなり、電荷キャリアのエネルギーが増加するため、この濃度がさらに増加すると、ポテンシャル障壁を乗り越えずにポテンシャル障壁を貫通します。 この浸透は、*トンネル*と理解されるため、*トンネルダイオード*という名前になります。
トンネルダイオードは低電力デバイスであり、熱や静電気の影響を受けやすいため、取り扱いには注意が必要です。 トンネルダイオードには、その動作を説明する特定のV-I特性があります。 下のグラフを見てみましょう。
ダイオードが*順方向バイアス状態*にあると考えてください。 順方向電圧が増加すると、電流は急速に増加し、ピーク電流*と呼ばれる I〜P〜で示されるピーク点まで増加します。 この時点での電圧は、*ピーク電圧*と呼ばれ、 V〜P〜で示されます。 この点は、上のグラフの *A で示されています。
電圧が* V〜P〜を超えてさらに増加すると、電流は減少し始めます。 * I〜V〜*で示される *Valley Current と呼ばれるポイントまで減少します。 この時点の電圧は Valley Voltage と呼ばれ、* V〜V〜で示されます。 この点は、上のグラフの *B で示されています。
さらに電圧を上げると、通常のダイオードのように電流が増えます。 順方向電圧の値が大きくなると、電流はさらに大きくなります。
ダイオードが*逆バイアス状態*にあると考えると、ダイオードは逆電圧が増加すると優れた導体として機能します。 ここでのダイオードは、負性抵抗領域のように機能します。
トンネルダイオードの用途
次のようなトンネルダイオードには多くのアプリケーションがあります-
- 高速スイッチングデバイスとして使用
- メモリストレージデバイスとして使用
- マイクロ波発振器で使用
- リラクゼーションオシレーターで使用
ショットキーダイオード
これは、PN接合が金属半導体接合に置き換えられた特殊なタイプのダイオードです。 通常のPN接合ダイオードのP型半導体は金属に置き換えられ、N型材料は金属に接合されます。 この組み合わせには、それらの間に空乏領域がありません。 次の図は、ショットキーダイオードとその記号を示しています。
このショットキーダイオードで使用される金属は、金、銀、プラチナ、タングステンなどです。 同様に、シリコン以外の半導体材料では、ヒ化ガリウムが主に使用されます。
操作
電圧が印加されていない場合、または回路にバイアスがかかっていない場合、N型材料の電子のエネルギーレベルは金属の電子よりも低くなります。 ダイオードに順方向バイアスがかかると、N型のこれらの電子はエネルギーを獲得し、より高いエネルギーで移動します。 したがって、これらの電子は*ホットキャリア*と呼ばれます。
次の図は、回路に接続されたショットキーダイオードを示しています。
利点
次のようなショットキーダイオードには多くの利点があります-
- ユニポーラデバイスであるため、逆電流は発生しません。
- その順抵抗は低いです。
- 電圧降下は非常に低いです。
- ショットキーダイオードを使用すると、整流が高速かつ簡単になります。
- 空乏領域は存在しないため、接合容量はありません。 そのため、ダイオードはすぐにオフの位置になります。
アプリケーション
などのショットキーダイオードの多くのアプリケーションがあります-
- 検出ダイオードとして使用
- 電力整流器として使用
- RFミキサー回路で使用
- 電源回路で使用
- クランプダイオードとして使用
