ダイオードの整流特性

質問

pn接合ダイオードでは、加えた電圧Vの時にダイオードに流れる電流Iは、

順方向電流：I=Io{exp(eV/kbT)-1}
逆方向電流：I=Io{1-exp(-eV/kbT)}
(Io:遮断電流、kb:ボルツマン定数、T:絶対温度、e:素電荷量)

で理論的には順方向電流のIoと逆方向電流の飽和電流値はほぼ等しいのに実際はかなり異なるのは何故でしょうか？

ご教授よろしくお願いいたします。

回答No.2

imoriimori · ベストアンサー

「実験で測定した限りでは明らかに違う値が出ます」
あ、そういうことですか。
それは実は順方向電流：I=Io{exp(eV/kbT)-1}
は理想化したモデルから導出した式であって、ほんとうのダイオードの挙動はこうではないからなのです。
ある書物では：非常に小さな順バイアスだとだいたいこういう式ですが、順バイアスが増えていくとexp(eV/２kbT)に近づいていく。
別の書物では：実態としてたいていexp(eV/２kbT)である。
また別の書物では：exp(eV/ｎkbT)でありダイオードによりｎは違う。
といろいろですね。教科書的にはたいていexp(eV/kbT)ですが、現実のダイオードは絶対にこうはなりません。なぜ教科書がexp(eV/kbT)で済ませているか不思議です。

お礼

詳しく教えていただいてありがとうございます。
順バイアスの程度で実験値が変わるんですね。
確かに教科書のほうも理論値ばかり載せるのではなくて、実際はこうなりますというのを載せたほうがいいような気がしますね。今回はありがとうございました。

回答No.1

imoriimori

え？何か勘違いしていませんか？
「順方向電流のIoと逆方向電流の飽和電流値はほぼ等しいのに」→ほぼ、じゃなくて、全く同じIoです。

電流値は飽和電流に{}の中の関数を掛けたものです。
普通は順方向も逆方向もI=Io{exp(eV/kbT)-1}
の共通式を使って、順方向はV>0、逆方向はV<0の値を入れます。すると順方向逆方向全然違ったグラフになるでしょ？Ioに適当な定数を入れてVに-0.6Vと+0.6Vとか入れてみてください。
（逆方向にI=Io{1-exp(-eV/kbT)}の式を使うなら、この場合逆方向バイアスとしてV>0の値を入れねばなりませんけど。）

お礼

回答ありがとうございます。
確かに計算上は逆方向電流のIoと飽和電流値は全く等しいことがわかりましたが、実験で測定した限りでは明らかに違う値が出ます。その原因を私は知りたいのです。どうかよろしくお願いいたします。