2-3. 伝導度変調

pn接合と金属・半導体接合の説明をしてきました。復習になりますが、電圧を印加したときの電流の担い手（キャリア）がpn接合ではバイポーラー（電子と正孔）、金属・半導体接合はユニポーラー（電子、または正孔のどちらか片方、モノポーラ―とも呼ばれます）になります。

図 2-6　pn接合（順バイアス　V<sub>F</sub>　印加時）
図 2-6　pn接合（順バイアス　VF　印加時）
図 2-7　金属・半導体接合（順バイアス　V<sub>F</sub>　印加時）
図 2-7　金属・半導体接合（順バイアス　VF　印加時）

pn接合は、低濃度のn型（またはp型）半導体基板上に、高濃度のホウ素 B などのp型不純物を拡散または、積層（エピ）、打ち込み（インプラ）して作られます。このため低濃度のn型（またはp型）の部分が直列抵抗として働きます。実際には、pn接合の伝導度変調の効果により直列抵抗が下がります。
一般的なpn接合ダイオードは濃度の薄いn層 ( n- )を濃度の濃いp層 ( p+ ) とn層 ( n- ) で挟むような構造となっています。特に極度に濃度の薄い n- 層を持つダイオードをPINダイオードと呼びます。一般的なpn接合ダイオードでもPINダイオードほどの低濃度ではありませんが類似の構造を持っています。

図 2-8　 pn接合ダイオード（無バイアス時）
図 2-8　 pn接合ダイオード（無バイアス時）

電源から供給される電子はn+層を通り、n- 層に供給されます。この過剰電子に対し、電気的に中和を保つためにp+ 層から正孔が供給されます。最終的にはこの電子とホールは再結合しますが、この結合には平均的な時間として、ライフタイムと呼ばれる時間が必要です。このライフタイムの期間は電子と正孔が共存することになります。このため、n- 層は高濃度の不純物を添加したときと同じように低抵抗となります。

図 2-9　pn接合ダイオード（順バイアス時　電圧印加直後）
図 2-9　pn接合ダイオード（順バイアス時　電圧印加直後）
図 2-10　pn接合ダイオード（順バイアス時　定常動作時）
図 2-10　pn接合ダイオード（順バイアス時　定常動作時）

ライフタイムが長いほどこの伝導度変調効果は高くなりますが、オンからオフへの移行時間（逆回復時間・リバースリカバリ―タイム）が長くなります。この逆回復時間を短く（ライフタイムを短く）したダイオードとしてFRD（ファーストリカバリーダイオード）があります。通常のpn接合ダイオードとFRDの順方向電圧を比較するとFRDの傾きが緩い（抵抗値が高い）ことがわかります。

図 2-11　PN接合ダイオードとライフタイムの短いFRD
図 2-11　PN接合ダイオードとライフタイムの短いFRD

2章　ショットキーバリアダイオードの基礎(金属・半導体接合)

2. 金属・半導体接合
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2-1. ショットキー接合　(Φm ＞ Φn)
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2-2. オーミック接合 (Φm ＜ Φn)
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関連情報

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