ダイオード

科目：

一般
極性保護および整流器としてのダイオード
フリーホイールダイオード
ダイオードの技術的な動作

一般：
ダイオードは、発電機やラジオの整流器として、あるいはコイルのフリーホイールダイオードとして、多くの電子回路に追加されます。このページでは、その仕組みとさまざまな機能について説明します。

極性保護および整流器としてのダイオード:
システム内のダイオードは整流を行います。電流は一方向にのみ流れることができ、逆方向にはブロックされます。これは以下の画像で明らかです。これは、コンポーネントを誤った接続から保護するためによく行われます (+ と - を切り替えるときの、いわゆる極性保護として)。コンポーネントの電源とグランドが逆になった場合、たとえばプリント基板への損傷を防ぐためにダイオードが内部で電圧を確実に保持します。

以下の図は、基本的な機能を示しています。ダイオード D1 は導通状態、D2 は逆バイアス状態です。矢印の指す方向が電流が流れる場所であると覚えておくと簡単です。 D1 で電流が流れ、ランプ L1 に到達します。これでランプが点灯します。このダイオードが逆方向であるため、ランプ L2 はそうではありません。この例のようなランプの代わりに、接続時に修復不能な損傷を受ける可能性のあるあらゆる種類のコンポーネントが考えられます。

ダイオードはダイナモの整流にも使用されます。ダイナモでは交流電圧が生成され、これを直流電圧に変換する必要があります。これは、(ダイオードブリッジ上で) 複数のダイオードを使用することによって可能になります。オルタネーターの整流器としてのダイオードの詳細については、このページの「整流ダイオード」の章を参照してください。ダイナモ.

フリーホイールダイオード:
イグニッションコイルのコイルを思い浮かべてください。コイルには高電圧が発生します。コイルに流れる電圧はトランジスタによってオン・オフされます。しかし、トランジスタが導通しなくなったとき（ベースに供給される電流がオフになったとき）、コイルはまだ残留エネルギーでいっぱいです。トランジスタをオフにした直後にコイルを「空」にすることはできません。スイッチをオフにした後は、誘導電圧が常に放出されますが、これはオンボード電圧の 14 ボルトよりも何倍も高くなる場合があります。

その結果、この誘導電圧によりトランジスタはオンのままになります。この誘導により、（トランジスタのベースで）スイッチがオフになっている場合でも、コイルはトランジスタを導通状態に保ちます。
これを防ぐために、フリーホイールダイオードがシステムに追加されます。トランジスタがオフになると、誘導電圧がフリーホイールダイオードを介してコイルの正端子に流れます。誘導電圧がトランジスタに到達しなくなるため、トランジスタはオフのままになります。

ダイオードの技術的な機能:
ダイオードは、プラスのシリコンプレートとマイナスのシリコンプレートで構成されます。プレートには正イオンと負電子を含む正孔が含まれています。これらは流れの方向が変わると移動します。
これらの P シリコンプレートと N シリコンプレートは互いに対向して配置されます。電流はプラスからマイナス（順方向）に流れます。電流がマイナスからプラス（逆方向）に流れると停止します。以下の画像は、これがどのように行われるかを示しています。

逆方向：
下の画像では、ダイオードがオフになっています。たとえば、- は電圧源に接続され、+ はグランドに接続されます。ダイオードにより、電流が – から + に流れないようになります。
負の電子はすべて負のシリコンを備えたプレートに移動しました。正のシリコン、つまり正イオンを含むプレートは導電しません。「穴」は空であるため、導電性がなく、したがって電流の伝達も起こりません。

通過方向:
電流は＋から－に流れるので、画像では左から右に流れます。プラスの電子とマイナスの電子が混在しています。 P の正孔は負の電子によって満たされるため、導電効果 (透過方向) が生じます。ただし、迷惑な現象が発生するため (通路が完全にきれいではない)、電圧が失われます。この電圧は拡散電圧と呼ばれ、常に約 0,7 ボルトです。