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ダイオード
ダイオードは、二つの電極を持つ電子部品で、「整流」とも呼ばれる一方向への電流の流れを許可します。 ダイオードは、電子版の逆止弁と考えることができます。
ダイオードの二つの端子は偏性を持ち、正の端をアノード、負の端をカソードと呼びます。 カソードは通常、銀色または色のバンドで作られています。 電流の流れの方向を制御することは、ダイオードの主要な特徴の一つです — ダイオード内の電流はアノードからカソードへと流れます。ダイオードの動作は、逆止弁の動作に似ています。ダイオードの最も重要な特性の一つは、非線形の電流電圧です。アノードに高電圧が接続されると、アノードからカソードへ電流が流れ、このプロセスを順方向バイアスと呼びます。しかし、高電圧がカソードに接続されると、ダイオードは電気を通しません。このプロセスは逆バイアスと呼ばれます。
その一方向性の導電性のため、ダイオードはある程度の複雑さを持つほぼすべての電子回路で使用されています。ダイオードは最初に作られた半導体デバイスの一つで、その用途は広範囲にわたっています。
ただし、現実にはダイオードは完全なオンとオフの方向性を示すわけではなく、むしろより複雑な非線形の電子特性を示します。これはダイオードの技術タイプによって決まります。
ダイオードは、p型半導体とn型半導体によって形成されるp-n接合であり、その界面の両側に空間電荷層が形成され、自己建電場があります。外部電圧が印加されていない場合には、電気的平衡にあります。これは、p-n接合の両側のキャリア濃度の違いによる拡散電流と、自己建電場によるドリフト電流が等しいためです。順方向バイアス電圧が生成されると、外部電場と自己建電場の相互抑制により、キャリアの拡散電流が増加し、順方向電流（導電性の理由）が生じます。逆方向バイアス電圧が生成されると、外部電場と自己建電場がさらに強化され、逆バイアス電圧の値に関係なく一定の逆電圧範囲で逆飽和電流I0を形成します（非導電性の理由）。 逆電圧がある程度高いとき、p-n接合の空間電荷層の電場強度は、キャリアの増倍プロセスを引き起こし、多数の電子-ホール対を生成し、大量の逆破壊電流が生じ、ダイオード破壊現象と呼ばれます。
1. 順方向特性
外部から順方向電圧が印加された場合、順方向特性の初期では、順方向電圧が非常に小さく、p-n接合の電場の遮断効果を克服するには不十分であり、順方向電流はほぼゼロです。この区間をデッドゾーンと呼びます。 このダイオードが導通しない順方向電圧をデッドバンド電圧と呼びます。順方向電圧がデッドバンド電圧を超えると、p-n接合の電場が克服され、ダイオードが順方向に導通し、電流が電圧とともに急速に増加します。 通常の使用電流範囲では、導通中のダイオードの端子電圧はほぼ一定で、この電圧をダイオードの順方向電圧と呼びます。
2. 逆方向特性
印加された逆電圧が一定の範囲を超えない場合、ダイオードを通過する電流は、数少ないキャリアの漂流運動によって形成される逆電流です。 逆電流が非常に小さいため、ダイオードはカットオフ状態にあります。この逆電流は逆飽和電流またはリーク電流とも呼ばれ、温度の影響を大きく受けます。
3. 破壊
印加された逆電圧がある値を超えると、逆電流が突然増加し、電気的破壊と呼ばれる現象が発生します。 電気的破壊を引き起こす臨界電圧を逆破壊電圧と呼び、ダイオードは電気的破壊時に一方向性を失います。 したがって、ダイオードの使用時には印加される逆電圧が高すぎないように注意する必要があります。
初期のダイオードは「Cat's Whisker」の結晶と真空管（「熱電子管」とも呼ばれる）で構成されていました。現在の最も一般的なダイオードは、シリコンまたはゲルマニウムなどの半導体材料を使用しています。