ダイオードは、半導体デバイスの中でも最も基本的な素子です。
その役割は「電気を一方向にだけ流す」こと。
つまり、電流の片方向通行を実現する素子です。

このシンプルな原理が、整流、検波、電圧制御、光発光など、
多様な電子機器の基礎となっています。

ダイオードは、P型半導体とN型半導体を接合して作られます。

・P型半導体：正孔（＋の電荷）が多い領域。
・N型半導体：電子（−の電荷）が多い領域。

この2つを接合すると、接合面では電子と正孔が再結合し、空乏層（くうぼうそう）と呼ばれる電気的に中性な領域が形成されます。
この層がダイオードの“壁”となり、電流の流れを制御します。

P側にプラス電圧、N側にマイナス電圧をかけると、次のことが起こります。

・外部電圧が空乏層の壁を押し下げる。
・電子がN側からP側へ、正孔がP側からN側へ移動する。
・結果として電流が流れる。

この状態を「順方向バイアス（Forward Bias）」と呼びます。
実際には、シリコンダイオードの場合、約0.7V以上の電圧をかけると電流が流れ始めます。

逆に、P側にマイナス、N側にプラス電圧をかけると、以下の現象が起きます。

・外部電圧が空乏層を広げる。
・電子と正孔の移動が妨げられる。
・電流はほとんど流れなくなる。

この状態を「逆方向バイアス（Reverse Bias）」と呼びます。
理想的には電流はゼロですが、実際にはわずかな漏れ電流（リーク電流）が流れます。

通常のダイオードは逆方向では電流を遮断しますが、
ツェナーダイオード（Zener Diode） は例外です。

ある一定の逆電圧（ツェナー電圧）を超えると、逆方向にも安定した電流が流れます。
この特性を利用して、電圧を一定に保つ「基準電源」として使われます。

もっとも一般的な用途は「整流」です。
交流電流（AC）を一方向の電流（DC）に変えるために使われます。

・1個のダイオード：半波整流
・4個のダイオードをブリッジ接続：全波整流

この仕組みは、家庭用AC電源を直流に変換する電源回路に広く使われています。

P-N接合に順方向電圧を加えると、電子と正孔が再結合します。
このとき発生するエネルギーの一部が光 として放出される現象を利用したのがLED（Light Emitting Diode）です。

発光する色は、使用される半導体材料によって決まります。
・ GaAs → 赤外光
・ GaP → 緑光
・ GaN → 青色光

青色LEDの登場により、白色光が作れるようになり、照明・ディスプレイ技術に革命をもたらしました。

金属と半導体の接合（ショットキー接合）によって作られるダイオードです。
PN接合よりも電圧降下が小さく、高速スイッチングが可能。
電源回路や高周波通信機器などで広く使われています。

・温度が上がると、逆方向リーク電流が増加する。
・順方向電圧（Vf）は温度上昇により低下する。
そのため、ダイオードを使う回路では、放熱設計や温度補償が重要になります。

・ダイオードは、電流を一方向に流す半導体素子。
・PN接合による空乏層が、電流の流れを制御する。
・順方向では電流が流れ、逆方向では流れない。
・LED、ツェナー、ショットキーなど、目的に応じた多様な種類が存在する。
・あらゆるトランジスタやICの基礎となる最重要素子である。

１．ダイオードが「一方向導通」を実現するのは、どんな構造によるか？

２．順方向バイアスで電流が流れ始める電圧（Si）はおよそ何Vか？

３．ツェナーダイオードの主な用途は？

コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。

※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません。