ダイオードの機能と応用

ダイオードは最も基本的で広く使用されている半導体部品の一つです。その主要な特徴は単方向伝導であり、電流が正極から負極にのみ流れます。これにより、ダイオードは電子回路において複数の重要な役割を果たします。

1. 整流: ダイオードは電源回路で交流を直流に変換するために使用されます。これは半波整流や全波整流（例：ブリッジ整流）を含みます。ダイオードは正の半周期のみで動作し、交流からパルス状の直流を作り出します。

2. スイッチング: デジタル論理、信号変調、または高周波回路における低消費電力の電子スイッチとして使用されます。スイッチングは、フォワードバイアスとリバースバイアスの間を切り替えることで実現されます。

3. 電圧調整: ゼナーダイオードは、逆方向のブレークダウン電圧に達すると一定の電圧を維持するように設計されており、これにより電圧リファレンスやレギュレーション用途に理想的です。

4. 逆極性保護： 逆極性時に電流を遮断するために電源入力に直列で接続され、下流部品への損傷を防ぎます。

5. フリーホイール保護： リレーやモーターなどのインダクティブ負荷に並列接続されたダイオードは、電源が切られたときに発生する逆起電力（EMF）を吸収し、他の回路部品を保護します。

6. 電圧制限： 感度の高い入力ピン（例：ADC、GPIO）での過電圧状態を防止します。ダイオードは過剰な電圧を電源ラインまたはグランドに分流することで、安全なレベルに電圧を制限します。

7. 復調： AMラジオやその他のRF受信機で使用され、包絡線検出によってキャリア波から低周波信号を抽出します。

8. クリッピング： 定義された振幅を超える信号を防止し、回路部品を保護するか、信号処理における線形性を確保します。

9. ESD & サージ保護： TVSまたはESD保護ダイオードは、データおよび電源インターフェース内の敏感な部品を静電気放電や一時的なサージから吸収してクランプします。

10. 電圧倍増： 電圧倍増回路はダイオードとコンデンサを使用して入力電圧を増幅します。これは高電圧電源で一般的に使用されます。

11. 光電変換： フォトダイオードは光を電気信号に変換し、IR受信機、光学センサー、光通信システムに使用されます。

12. 光発生： LEDは順方向バイアス時に光を発生させます。これらは照明、インジケーター、ディスプレイ、バックライトユニットに広く使用されています。