基本概念:
ダイオードは、ダイ、ケース、および 2 つの電極で構成されます。ダイは PN 接合であり、PN 接合の両端からリードが引き出され、プラスチック、ガラス、または金属材料がパッケージ シェルとして使用され、下図に示すように水晶ダイオードが形成されます。Ｐ領域の取り出し電極は正極またはアノードと呼ばれ、Ｎ領域の取り出し電極は負極またはカソードと呼ばれる。
ダイオードのボルトアンペア特性 ダイオードの
ボルトアンペア特性は、ダイオードの両端にかかる電圧とダイオードに流れる電流の関係を指します。この 2 つの関係を定性的に記述するために使用される曲線は、ボルトと呼ばれます。 -アンペア特性曲線。トランジスタグラフ装置で観測したシリコンダイオードの電圧・電流特性を下図に示します。
順方向特性
1. 印加される順方向電圧が小さい場合、ダイオードの抵抗は比較的大きく、順方向電流はほぼゼロになり、曲線の OA 部分は非導通領域または不感帯と呼ばれます。一般に、シリコンチューブの不感帯電圧は約０．５ボルト、ゲルマニウムの不感帯電圧は約０．２ボルトであり、閾値電圧または閾値電圧とも呼ばれる。
2. 印加された順電圧が不感帯電圧を超えると、PN 接合の電界がほぼ相殺され、ダイオードによってもたらされる抵抗が非常に小さくなり、順電流が増加し始め、順伝導帯に入りますが、このときAB部など電圧と電流は比例しません。印加電圧の増加に伴い、BC 部の特性曲線が急峻になるなど、順電流が急激に増加し、電圧と電流の関係がほぼ直線となり完全導通状態となります。
3. ダイオードがオンした後の両端の順電圧は順電圧降下（または管電圧降下）と呼ばれ、ほぼ一定です。シリコン管の管電圧降下は約0.7V、ゲルマニウム管の管電圧降下は約0.3Vです。
逆方向特性
1. ダイオードに逆電圧がかかると、PN 接合の内部電界が強くなり、ダイオードは大きな抵抗を示し、このときの逆電流はわずかです。例えば、曲線の外径部を逆方向遮断領域と呼び、このときの電流を逆方向飽和電流と呼びます。実際のアプリケーションでは、逆電流が小さいほどダイオードの逆抵抗が大きくなり、逆方向遮断性能が向上します。一般に、シリコンダイオードの逆飽和電流は数十マイクロアンペア未満、ゲルマニウムダイオードの逆飽和電流は数百マイクロアンペア、高出力ダイオードの逆飽和電流はそれよりわずかに大きくなります。
2. 逆電圧がある値まで上昇すると（図中D点）、逆電流が急激に増加し逆降伏領域に入り、D点に相当する電圧を逆降伏電圧と呼びます。ダイオードが破壊された後は、過大な電流が流れると真空管が損傷するため、ツェナー管を除き、ダイオードの逆電圧は破壊電圧を超えることができません。
整流回路:
一方向半波整流回路 ダイオードは
自動スイッチのようなもので、u2 が正の半サイクルにあるときは電源を負荷に自動的に接続し、u2 が負の半サイクルにあるときは自動的に電源を負荷に接続します。電源と負荷を遮断します。したがって、負荷には下図のように同じ方向で大きさが変化する脈動直流電圧uoが得られることがわかります。この回路はu2の正の半周期のみ出力するため、半波整流回路と呼ばれます。整流ダイオードの極性を逆にすると、負の直流脈動電圧が得られます。
全波整流回路
整流原理：
トランスの二次側の電圧を次のようにします。
1) u2 が正の半サイクルのとき、A 点の電位が最も高く、V 点の電位が最も低くなります。 V1とV3がオン、V2とV4がオフとなり、電流経路はA→V1→RL→V3→Bとなります。
2) u2 が負の半サイクルにあるとき、B 点の電位が最も高く、A 点の電位が最も低くなり、ダイオード V2 と V4 がオンになり、V1 と V3 が遮断され、電流経路は B→V2→RL になります。 →V4→A.
u2 変化の 1 周期では、負荷 RL には常にトップダウンの電流が流れ、その電圧と電流の波形は下図に示すように全波の脈動する直流電圧と電流であることがわかります。
フィルタ回路：
整流回路は交流を脈動する直流に変換しますが、中には多量の交流（リップル電圧といいます）が含まれています。このため、脈動する直流から交流成分を取り除く必要があり、この処理をフィルタリングと呼びます。
容量
フィルタリング コンデンサフィルタリングの特性は次のとおりです:
1. 出力電圧の平均値はフィルタコンデンサ C と負荷抵抗 RL のサイズに関係し、C の容量または RL の抵抗が大きいほど放電が遅くなります。速度が高く、出力電圧が大きいほど、フィルタリング効果が高くなります。
2. 大容量フィルタコンデンサを使用した場合、特に電源投入時の充電電流が大きくなります。コンデンサフィルタの構造は簡単で、負荷直流電圧ULが高く、リップルも小さいですが、出力特性が悪いため、負荷電圧が高く、負荷変動が少ない場合に適しています。
環境設定：
- 出力電圧: UL=U2 (半波) UL=1.2*U2 (全波またはブリッジ)
- コンデンサの選択: C>=(0.03~0.05)/RL
- ダイオードの選択：Urm=1.41*U24
インダクタンスフィルタ：
インダクタンスフィルタの特徴：自己インダクタンス起電力の影響により、ダイオードの導通角がコンデンサフィルタ回路に比べて大きくなり、ダイオードに流れるピーク電流が増加します。が低減され、外部特性が向上し、強力な負荷容量を備えています。インダクタンスフィルタ回路は、主にコンデンサフィルタでは大電流負荷に対応できない場合や、負荷が頻繁に変化する場合に使用され、小電力電子機器ではあまり使用されません。
DC コンポーネントの場合: XL=0 は短絡に相当し、電圧のほとんどは RL で降下します。
高調波成分の場合: f が高くなるほど XL も大きくなり、ほとんどの電圧は XL で降下します。したがって、出力端子には比較的滑らかな直流電圧が得られます。
インダクタンス コイルの DC 抵抗を無視すると、平均出力電圧は次のようになります。 UL=0.9U2
RC 対フィルタ
電流が小さく要件が低い場合は、一般的にインダクタ L の代わりに抵抗を使用して RC 対フィルタを形成します。低コスト、小型、優れた濾過効果を持っています。ただし、抵抗により電力を消費するため、電源の電力損失が比較的大きく、電源効率が低下するため、一般的には出力電流が小さい用途に適しています。
ツェナー ダイオード:
ツェナー ダイオードが逆降伏状態で動作するとき、動作電流 Iz が Izmax と Izmin の間にあるとき、その両端の電圧はほぼ一定です。