ショットキーダイオードは低電圧で高速スイッチングが可能な半導体デバイスで、金属とn型半導体のショットキー障壁に基づく特性を持ち、整流器やRF用途に使用されます。
ショットキーダイオードとは
ショットキーダイオードは、半導体デバイスの一種であり、金属と半導体の間の特殊な接合から成り立っています。このデバイスは、従来のpn接合ダイオードと異なり、金属とn型半導体の間に形成されるショットキー障壁（ショットキー効果）を利用しており、その結果、低い順方向電圧で高速にスイッチングすることが可能になります。
ショットキーダイオードの動作原理
ショットキーダイオードの核心は、金属とn型半導体が接触することで形成されるショットキー障壁にあります。この障壁は、金属に自由電子が多数存在する一方で、半導体には自由電子が少ないために生じます。この接触によって、電子は半導体から金属へ移動し、この移動が原因で電子の濃度差による内部電場が生じます。この電場が、順方向バイアスがかかった時には電流の流れを許容し、逆方向バイアス時には電流の流れを妨げるバリアとして働きます。
ショットキーダイオードの特徴
- 低い順方向電圧：ショットキーダイオードは比較的低い順方向電圧で動作します。これはショットキー障壁がpn接合に比べて低いためです。
- 高速スイッチング：キャリアの再結合が不要であるため、ショットキーダイオードは高速でスイッチングすることができます。
- 高周波動作：上記の高速性により、ショットキーダイオードは高周波アプリケーションに適しています。
ショットキーダイオードの用途
- 整流器：低い順方向電圧降下は電力損失を減少させるため、高効率の整流器として使用されます。
- 電力供給回路：高速スイッチング特性を生かして、スイッチング電源の整流素子として使われます。
- RF用途：高周波特性に優れたショットキーダイオードは、無線周波数の検波や混合に使用されることがあります。
ショットキーダイオードの欠点
ショットキーダイオードは多くのメリットがありますが、逆回復時間がほとんどないために大きな逆電流を経験する可能性があります。これは、ショットキーダイオードが一定の逆電圧を超えると突然大きな電流が流れる逆方向降伏（ブレークダウン）を引き起こす原因となることがあります。
まとめ
ショットキーダイオードはその特性のおかげで、高周波や高速スイッチングが要求される多くの電子回路で重宝されています。その動作原理とメリットを理解することは、電気工学や電子工学において、これらのデバイスをより効果的にデザインし、利用するために不可欠です。
