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今日学習すること
電子物理学
第24回
(2014/11/18)
ｐｎ接合
前期の復習を兼ねて、「ｐｎ接合を用いると
どのようなメリットがあるのか？」を考えます。
ｐｎダイオードの
動作原理
ダイオードの種類
◆授業の大まかな流れ
２４回目
半導体デバイスの基礎
今回から１月の最終回まで、半導体を用いた
素子（デバイス）について勉強していきます。
これまでより具体的な講義だと思います。
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本日のメインです
From wiki (一部修正)
pnダイオード (pn Diode)
ショットキーバリアダイオード (Schottky Barrier Diode)
ツェナーダイオード (Zener Diode)
トンネルダイオード (tunnel diode)、江崎ダイオード (Esaki diode)
トリガ・ダイオード（ダイアック (DIAC)）、サージ保護用ダイオード）
可変容量ダイオード（バラクタ (varactor diode)）
PINダイオード (p-intrinsic-n Diode)
レーザーダイオード (laser diode)
フォトダイオード (photo diode)
発光ダイオード (Light Emitting Diode. LED)
ガン・ダイオード
アヴァランシェ･ダイオード
pnダイオード
pnダイオード
pnダイオードと動作原理
pnダイオードと動作原理
I
I
整流作用
Vb
0
V
Vb
I0
I0
pnダイオードの「オイシイ」使い方①
pnダイオードの「オイシイ」使い方①
I
こんなものもダイオード…
こんなものもダイオード
V
0
－
Vb
0
量子効果(トンネル効果）を
利用→３年の講義で説明します。
V
I0
ツェナー効果を用いたダイオード
→一定の電圧を得たいときに用いる。
pnダイオードの「オイシイ」使い方①
pnダイオードの「オイシイ」使い方①
ツェナーダイオード
電源からのノイズをカット
静電気対策
電池の不均一な電圧を
均一化
－
－
＋
＋
－
－
＋
＋
－
－
＋
＋
I
pnダイオードの「オイシイ」使い方②
pnダイオードの「オイシイ」使い方②
Vb
0
逆方向電圧をかけると、
空乏層が、誘電率εの
誘電体コンデンサとなります。
(電気は流れません)
V
I0
バラクタ
pnダイオードをコンデンサの様に用いる
pnダイオードの「オイシイ」使い方②
pnダイオードの「オイシイ」使い方②
バラクタ（バリキャップ）
ラジオやテレビの
チューニング(選局)機能
チューニング：インピーダンスを揃える→R or Ｌ or Ｃを変化
バラクタは機械的な動作無くＣを変化できるので便利
バラクタのカタログから
太陽電池
光通信
光通信に最適な波長(光ファイバを用いる場合1.55µmや1.3µm)で
発光・受光する素子が各種作られています。
電気→光
赤外光で発光するLED
I
熱平衡状態時のｐｎ接合
0
内蔵電界
n型半導体
伝導帯
－
価電子帯
＋
＋
＋
－
－
電子（－）のエネルギ
p型半導体
正孔（＋）のエネルギ
発光ダイオード
光→電気
フォトダイオード
V
0
V
0
内蔵電界
－
－
電位差
＋
＋
0
－
－
－
－
－
－
電位差
価電子帯
＋
＋
0
p型半導体
－
－
＋
＋
V
n型半導体
伝導帯
＋
内蔵電界
＋
＋
＋
＋
電子（－）のエネルギ
正孔（＋）のエネルギ
p型半導体
－
価電子帯
内蔵電界
電流
－
逆方向バイアス印可時のｐｎ接合
I
順方向バイアス印可時のｐｎ接合
正孔（＋）のエネルギ
＋
＋
－
n型半導体
伝導帯
－
価電子帯
＋ ＋ ＋
電位差
－
－
電子（－）のエネルギ
価電子帯
伝導帯
I
－ －
電子（－）のエネルギ
－
n型半導体
電子（－）のエネルギ
p型半導体
正孔（＋）のエネルギ
n型半導体
伝導帯
V
内蔵電界
＋
正孔（＋）のエネルギ
p型半導体
I
熱平衡状態時のｐｎ接合
I
順方向バイアス印可時のｐｎ接合
V