コラム


半導体について2


 LEDを説明するにあたり、2種類の半導体についてお話ししました。
今回はその母体である、ダイオードについてのお話です。

 ダイオードの特性
 P型半導体とN型半導体を組み合わせたものをダイオードと言います。このダイオードには、電気の流れを一方通行にする整流作用という特性があります。P型半導体側にプラス、N型半導体側にマイナスの電圧を掛けると(順バイアスと言う)電流が流れますが、P型半導体側にマイナス、N型半導体側にプラスの電圧を掛けても(逆バイアスと言う)電流は流れません。

 空乏層
 P型半導体とN型半導体を接合すると、拡散という現象がおきます。接合面にあるP型半導体の正孔とN型半導体の自由電子が合体してキャリアの無い空間(空乏層)ができます。この空乏層は電位障壁というエネルギーの壁になり、通常の状態ではキャリアは通り抜ける事ができません。

 順バイアス時の動作
 N型半導体にある自由電子は、空乏層を通り抜けてP型半導体側の電極に移動します。P型半導体にある正孔は、空乏層を通り抜けてN型半導体側の電極に移動します。両電極からは、新たにキャリアが供給され、同様にして反対側の電極に移動します。これにより、電流が流れる状態が持続します。

 逆バイアス時の動作
 N型半導体にある自由電子は、N型半導体側の電極に移動します。P型半導体にある正孔は、P型半導体側の電極に移動します。半導体内のキャリアの密度が減少しますので、空乏層の領域が広がります。電極から、新たにキャリアが供給されることはなく、電流は流れません。