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質問

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ツェナーダイオオードの仕組みについての質問です。降伏電圧付近で高速にスイッチングして電流を流す仕組みまでは分かったのですが、スイッチングが起きる物理的なメカニズムが分かりません。

接合面に電子が溜まって電圧が高くなると漏れ出すのだろうと言うイメージは描けるのですが、それだけだとスイッチングが発生する説明になりませんし、シックリきていない次第です。解説願えると幸いです。

  • 質問者:009
  • 質問日時:2009-04-20 21:22:24
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PN接合ダイオードの逆方向電圧を徐々に上げていくとPN接合部の電界が高まり、
ある電圧点で大きな電流が流れます。
急激に電流が流れる現象にはツェナー降伏とアバランシェ(雪崩)降伏があり、
ツェナー降伏(数ボルト)はトンネル現象によるもので、強い電界により束縛された
電子が結合から引き離されて自由電子となって電流が流れます。

スイッチングは、ここで急激に電流が流れると電位差が低くなって一旦電流が
流れなくなりますが、そうなると降伏電圧になりまた電流が流れるという繰返し
です。ツェナーダイオードはこの降伏電圧を利用したもので、定電圧電源の
基準電圧源としたりESD(静電破壊)保護として用いられます。

スイッチングしているため、スイッチングノイズが発生しますので定電圧回路
ではダイオードと並列に高周波特性の良いコンデンサを接続します。

  • 回答者:D (質問から7時間後)
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この回答の満足度
  
とても参考になり、非常に満足しました。回答ありがとうございました。
お礼コメント

ありがとうございました。
降伏電圧を超えるといきなり、電流が流れやすくなってしまうために、ドンと電子が流れてしまい、一時的に電位差が小さくなるのですね。
ただ、ツェナー降伏がトンネル効果によるものだとして、どの様にして電子の流れやすさが変化しているのかは、正直まだ良く分からずにいます。
http://kccn.konan-u.ac.jp/physics/semiconductor/diagram/a11.html
上記のようなイメージで考えていましたが、空乏層の幅が高速に変化するのでしょうかね。

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