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ダイオードとは？

[ 69] エレクトロニクス豆知識：ダイオード物語
[引用サイト]
http://www.rohm.co.jp/en/di/di_what1-j.html

ダイオードの簡単な歴史と原理などについて、常識的と思われることをさらっと触れておきました。気軽な感じで目を通してください。もちろん、もうよく知っている！という方はこの章をとばしてくださっても結構です。
二極真空管に整流特性、エジソン効果が発見されたのが1884年。そして、実にその8年前の1876年にはセレンの整流作用が発見されていました。このように、半導体の特性を利用して整流効果をだすダイオードの歴史は極めて古い...。でも、真空管よりも古いというのは、ちょっと意外な感じですね。
当初の原始的なダイオード---セレン整流器や鉱石検波器は、黄鉄鉱や方鉛鉱など天然の亜酸化銅(多結晶半導体)を用いていました。その後、精練技術の進化とともに、ゲルマニウムやシリコンなど、感度のいいものが安定してつくれる単結晶半導体の時代に移ってきました。なお、ゲルマニウムは熱に弱いため、現在ではほとんどがシリコンになっています。
ダイオードの素子はPN接合と呼ばれる構造を持っています。P形半導体からの端子をアノード、N形半導体からの端子をカソードといい、アノードからカソードの流れる電流のみを通して、その逆はほとんど通さないという働きがあります。この効果を整流作用といい、いいかえれば、交流を直流に変換する働きのことです。
ダイオードの働きを直感的に捉えるなら、それは「弁」、電流の「弁」です。電気の流れを水の流れにたとえてみると、アノードはいわば上流側、カソードは下流側。上流から下流へと水は流れますが、すなわち電流は流れますが、下流から上流には「弁」が閉じて流れない・・・。これがダイオードの整流原理です。
ダイオードの接合構造は現在、大別して、PN接合とショットキー形に分かれます。前者は半導体と半導体の接合で、さらに拡散接合形、メサ形に分けられます。後者は、半導体と金属との間で起こる効果を利用するもので、通常、ダイオードにおける〃接合〃という言葉では表現しませんが、ここでは、わかりやすくするために、このカテゴリーの中で分類しておきます。そして現在、小電力・高速性を実現するショットキー接合形が脚光を浴びていますが、ロームはこのショットキーバリア・ダイオードのシリーズ化にも積極的に取り組んでいます。
ダイオードにはアノードとカソードという2つの端子があります。アノードを(+)、カソードを(-)として、アノードからカソードに電流が流れるときの特性を順方向特性といい、VFやIFがこれにあたります。この逆に、アノードが(-)で、カソードに(+)が印加されたとき、ダイオードには電流は基本的に流れません。このときの特性を逆方向特性といい、VRやIRなどが逆方向特性です。

[ 70] ダイオード
[引用サイト]
http://www.hobby-elec.org/diode.htm

ダイオードとは電流を片方向のみ流す半導体部品です。半導体とはもともとこの性質があるので半導体と呼ばれるわけです。トランジスタも半導体ですが、ダイオードは特にこのような片方向に電流を流す目的のものを指しています。半導体の材料としてはシリコン（珪素）が多いのですが、他にゲルマニューム、セレンなどもあります。ダイオードの用途としては電源装置での交流電流を直流電流にする整流器としての用途、ラジオの高周波から信号を取り出す検波用、電流のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチング用途等、非常に広範囲な使い方をします。回路記号としてはが使われます。
記号の意味は（アノード）（カソード）でアノード側からカソード側には電流が流れることを示しています。
電圧を逆方向に掛けた場合にダイオードの持っているコンデンサ容量（接合容量）が変化することを利用して、電圧の変化により発振周波数を変化させるなどの用途に使います。逆方向の電圧を高くすると接合容量は小さくなります。
順方向に流せる電流はダイオードによって規定されています。また、通常で使う場合ダイオード自体の抵抗成分によって降下する電圧は０．６～１Ｖ（ＶＦ）位あります。（シリコン･ダイオードの場合、だいたい０．６Ｖ）
逆方向に掛けられる電圧はダイオードの種類によっていろいろありますので、用途によって選びます。また、逆方向の電流は非常に小さく数μＡから数ｍＡでダイオードの種類によって違います。
三番目の赤っぽいものは１Ｓ１５８８と呼ばれるスイッチング用のダイオードです。最大電流は１２０ｍＡですが、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えが高速行えるので、スイッチング用に使われます。デジタル回路では良く使います。
一番下のものはツェナーダイオードで６Ｖのものです。逆方向に電圧を掛けた場合、約６Ｖで一定になり、入力電圧をさらに上げようとすると、ダイオードを流れる電流が増え、電圧は変わりません（多少は変わる）。でも、流せる電流は３０ｍＡ位で壊れますので、流れ過ぎないように電流の保護を考えなければいけません。
電源の安定化には通常３端子レギュレータを使いますので、このダイオードの用途は瞬間的な過電圧（あまり大きくはない場合）から回路を保護する用途などに使います。
交流電圧を直流電圧にするために整流用ダイオードを使います。１つのダイオードでは半波整流（プラスとマイナスの交互に変化する電圧のプラス側またはマイナス側のどちらかだけを使う）しかできませんが、ダイオードを４個組み合わせると全波整流を行うことができます。
中心にネジを通す穴が空いており、この位の電流容量のものですと、放熱のために金属の板にネジ止めする必要があります。
写真右のものは一つに赤のものと緑のものが入っているものです。真ん中の足が共通で、片方が赤用、もう片方が緑用です。それぞれを点けることも当然できますが、両方を同時に点けるとオレンジ色になります。
発光ダイオードの極性の確認方法は新品の場合にはリード線の長い方がアノード側、短い方がカソード側になります。
テスタで確認する場合には低抵抗測定レンジとして赤と黒のテスタ棒を発光するようにダイオードのリードにそれぞれつなぎます。光らない場合にはテスタ棒を逆にします。光っているダイオードにつないでいる黒のテスタ棒側がアノード側です。テスタで抵抗測定モードの場合、黒の方にプラス電圧が出ています。
ダイオードは交流を直流に整流するために使用されますが、交流の周波数が高くなると整流が出来なくなります。これは逆回復（リカバリ）特性に関係しています。逆回復特性というのは以下のようなことです。
ダイオードに順方向電流が流れている状態で急に逆方向の電圧をかけると一瞬逆方向に電流が流れてしまいます。（本当は逆方向なので電流が流れないはずですけど）この逆方向に流れる電流が止まるまでの（逆電流のピークの１０％位にまで下がる）時間を逆回復時間と言っています。
このダイオードは上記の逆回復時間が短いので、高周波スイッチングを行うスイッチング・レギュレータに良く使用されます。

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