半導体ダイオードの機能

🧠 p–n接合ダイオード diode ダイオード（diode） diode（ダイオード） （p–n junction diode）はバイアス bias バイアス（bias） bias（バイアス） 方向により電流を強く非対称化し、整流rectification 整流（rectification）rectification（整流） を行う。

pn接合と空乏層

接合直後に担体の拡散が起こり、固定イオンを含む空乏層 depletion layer 空乏層（depletion layer） depletion layer（空乏層） と内蔵電場 built-in electric field 内蔵電場（built-in electric field） built-in electric field（内蔵電場） が形成される。

flowchart TD
  A["p型とn型を接合"]
  B["拡散で<span class='jp-term jp-term-diagram' title='depletion layer'>空乏層</span>形成"]
  C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='bias'>バイアス</span>で障壁を制御"]
  A --> B
  B --> C

ダイオードの電流電圧特性

順方向バイアスforward bias 順方向バイアス（forward bias）forward bias（順方向バイアス） は電位障壁を低下させ、逆方向バイアスreverse bias 逆方向バイアス（reverse bias）reverse bias（逆方向バイアス） は電位障壁と空乏層 depletion layer 空乏層（depletion layer） depletion layer（空乏層） 幅を増大させる。

整流と検出

n型・p型半導体 semiconductor半導体（semiconductor） semiconductor（半導体）を接合すると拡散と内蔵電場 built-in electric field 内蔵電場（built-in electric field） built-in electric field（内蔵電場） が釣り合う空乏層 depletion layer 空乏層（depletion layer） depletion layer（空乏層） ができる。温度による担体数 carrier population 担体数（carrier population） carrier population（担体数） の変化は半導体semiconductor 半導体（semiconductor）semiconductor（半導体） 伝導率 conductivity伝導率（conductivity） conductivity（伝導率）にも影響する。

• 順方向電流forward current 順方向電流（forward current）forward current（順方向電流） は指数関数的 exponentially 指数関数的（exponentially） exponentially（指数関数的） に増える。
• 逆方向電流reverse current 逆方向電流（reverse current）reverse current（逆方向電流） は降伏 breakdown 降伏（breakdown） breakdown（降伏） 前まで小さい。
• LEDとフォトダイオード diode ダイオード（diode） diode（ダイオード） も接合部のエネルギー変換を利用。

材料・生体への応用

医用電子工学biomedical electronics 医用電子工学（biomedical electronics）biomedical electronics（医用電子工学） の整流器 rectifier整流器（rectifier） rectifier（整流器）、センサー、光検出器light detector 光検出器（light detector）light detector（光検出器） に用いる。

半導体semiconductor 半導体（semiconductor）semiconductor（半導体） ダイオード diode ダイオード（diode） diode（ダイオード） の整流 rectification 整流（rectification） rectification（整流） 作用は、化学ドーピング doping ドーピング（doping） doping（ドーピング） やヘテロ接合 heterozygous ヘテロ接合（heterozygous） heterozygous（ヘテロ接合） で形成するp-n接合の光電子応答に応用される。¹²

まとめ

• p–n接合ダイオード diode ダイオード（diode） diode（ダイオード） はバイアス bias バイアス（bias） bias（バイアス） 方向により電流を強く非対称化し、整流rectification 整流（rectification）rectification（整流） を行う。
• 順方向電流forward current 順方向電流（forward current）forward current（順方向電流） は指数的に増える。
• 医用電子工学biomedical electronics 医用電子工学（biomedical electronics）biomedical electronics（医用電子工学） の整流器 rectifier整流器（rectifier） rectifier（整流器）、センサー、光検出器light detector 光検出器（light detector）light detector（光検出器） に用いる。