フォワードバイアスダイオードとリバースバイアスダイオードの違いは何ですか

順方向バイアスと逆方向バイアスのダイオードの違い

順方向バイアスのダイオードと逆方向バイアスのダイオードは、動作原理や応用において大きな違いがあります。主な違いは以下の通りです。

順方向バイアスのダイオード

動作原理

• 電圧の向き：順方向バイアスとは、ダイオードの陽極（正極）を電源の正極に、陰極（負極）を電源の負極に接続することを指します。

• 導通状態：適用される電圧がダイオードのしきい値電圧（一般的にはシリコンダイオードで0.6V〜0.7V、ゲルマニウムダイオードで0.2V〜0.3V）を超えると、ダイオードは導通し、電流が流れます。

• IV特性：順方向バイアスでは、IV特性曲線は指数関数的に増加し、電圧が上昇すると電流も急速に増加します。

応用

• 整流：交流（AC）を直流（DC）に変換する。

• クランピング：信号の振幅を制限する。

• 回路保護：逆電圧による損傷を防ぐ。

逆方向バイアスのダイオード

動作原理

• 電圧の向き：逆方向バイアスとは、ダイオードの陽極（正極）を電源の負極に、陰極（負極）を電源の正極に接続することを指します。

• 遮断状態：逆方向バイアスでは、ダイオードは通常遮断状態であり、電流が流れません。これは内蔵電界が多数キャリアの移動を防ぐためです。

• 逆方向ブレイクダウン：逆方向電圧が一定値（ブレイクダウン電圧）を超えると、ダイオードは逆方向ブレイクダウン領域に入り、電流が急激に増加します。通常のダイオードではブレイクダウン電圧は高いですが、ジーナダイオードではブレイクダウン電圧を利用して電圧調整を行います。

応用

• 電圧調整：ジーナダイオードは逆方向ブレイクダウン領域で動作し、回路の電圧を調整します。

• スイッチング：ダイオードの逆方向ブロッキング特性を利用してスイッチング要素として使用します。

• 検出：ラジオ受信機では、ダイオードの非線形特性を利用して信号検出を行います。

主な違いのまとめ

電圧の向き：

• 順方向バイアス：陽極が電源の正極に、陰極が電源の負極に接続されます。

• 逆方向バイアス：陽極が電源の負極に、陰極が電源の正極に接続されます。

導通状態：

• 順方向バイアス：電圧がしきい値を超えると導通し、電流が流れます。

• 逆方向バイアス：通常は遮断状態であり、ブレイクダウン電圧を超えるまで電流が流れません。

IV特性：

• 順方向バイアス：IV特性曲線は指数関数的に増加します。

• 逆方向バイアス：ブレイクダウン電圧を超えるまでIV特性曲線はほぼ平坦で、その後急激に上昇します。

応用：

• 順方向バイアス：整流、クランピング、回路保護。

• 逆方向バイアス：電圧調整、スイッチング、検出。