PN接合ダイオードとショットキーダイオードの違い：構造・順方向電圧・逆回復・リーク電流を比較
PN接合ダイオードはp型とn型の半導体の接合で、ショットキーダイオードは金属と半導体の接合で整流します。PN接合では順方向に少数キャリアが注入されて蓄積されるため、逆方向に切り替えたときに逆回復電流が流れます。ショットキーダイオードは多数キャリアだけで動くので逆回復がほとんどなく、シリコンでは順方向電圧も約0.2〜0.4 VとPN接合の約0.6〜0.7 Vより低くなります。その代わり逆方向のリーク電流が大きく、シリコンでは高い耐圧を得にくいという弱点があります。
| 項目 | PN接合ダイオード | ショットキーダイオード |
|---|---|---|
| 構造 | p型とn型の半導体を接合する | 金属と半導体(主にn型)を接合する(ショットキー接合) |
| 電流を運ぶキャリア | 注入された少数キャリア。電子と正孔の両方が関わる | 多数キャリアだけ。障壁を越える熱電子放出で流れる |
| 順方向電圧(シリコン、目安) | 約0.6〜0.7 V | 約0.2〜0.4 V。金属の種類と耐圧で変わる |
| 逆回復 | ある。蓄積した少数キャリアが消えるまで逆電流が流れる。一般整流用でµsオーダー、ファストリカバリ品で数十 ns程度 | ほとんどない。流れるのは接合容量の充放電の電流だけ |
| 逆方向リーク電流 | 小さい | 大きい。障壁の低いものほど大きい |
| 耐圧(シリコン、目安) | 高耐圧も作りやすい。数 kV級まである | 約200 V程度まで。SiCでは600〜1700 V級も実用化されている |
| 高耐圧品の大電流での電圧降下 | 伝導度変調で低濃度層の抵抗が下がり、電圧降下を抑えられる | 伝導度変調がなく、ドリフト層の抵抗がそのまま効く |
| 温度特性 | 順方向電圧は約−2 mV/℃で下がる。リーク電流は温度とともに増える | リーク電流が温度とともに急に増え、熱暴走に注意が必要。順方向電圧は温度とともに下がる |
| 主な用途 | 商用電源の整流、高耐圧の整流、汎用の保護や信号回路 | スイッチング電源の低電圧・大電流の整流、還流ダイオード、逆接続の保護、高周波の検波 |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。