• 締切済み

フォトダイオードについて

フォトダイオードを逆バイアスした場合、入射した光子から正孔・電子対が形成されて、空乏層の電界によりそれらがp型・n型に移動することによって電流が流れる。 では、フォトダイオードを順バイアスした場合、形成された正孔・電子対は、空乏層の電界が弱まっているのでそれぞれp型・n型に移動しないのですか?形成されてすぐにその場で消滅するのですか?

みんなの回答

  • semikuma
  • ベストアンサー率62% (156/251)
回答No.1

空乏層の電界が弱まっているというよりも、空乏層がなくなって、多数キャリアが存在する中で正孔・電子対が形成されるので、多数キャリアとすぐ再結合して消滅します。 ご参考 http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4432346.html

関連するQ&A

  • ダイオードの空芝層での現象について

    PN接合ダイオードでは、P型にプラス、N型にマイナスの端子を接続すると、電流が流れるようになりますが、そこで疑問に思ったことがあったので質問させていただきます。 (1)P型とN型の接合面では電子とホールが対消滅して、空芝層という中性の領域が出来上がり、移動できる電荷がないため、つまり、キャリアがないため、電流が流れないと思うのですが、最初、電圧を印加しなくてもPN接合ダイオードを製造した時?P型とN型の半導体を接合した瞬間、電流は瞬間的に少し流れるんでしょうか?なぜなら、接合した瞬間は、P型とN型の電子、ホールが引かれ合って、接合面まで移動すると思ったからです。すぐに均衡が図られて電流は流れなくなるとは思いますが・・・・ (2)順バイアス電圧を印加すると電流が流れますが、そのとき、空芝層では絶えず対消滅が発生しているために、電流が流れるのですよね?ですが、電子とホールはそれぞれはダイオードの中心付近で対消滅するのだとしたら、電子は空芝層を通過しているわけではないということですよね。 つまり、N型の多数キャリアである電子はP型の層に到達して、さらに電池のプラス端子までは到達していないということですよね。ってことは、電流ってのは、導線のどこかの電子が動けば、流れるものなんでしょうか?自由電子は、接合面で消滅しているわけで、プラス端子までは移動していないのでこのような疑問を抱きました。 よく、電流の説明をしているアニメーションを見ると、マイナス端子から出て、プラス端子まで到達したときに、電流が流れるような感じになっています。 そこらへんが疑問に思います。 (3)逆バイアス電圧を印加すると、電流は流れなくなりますが、これは、プラス端子からホールが流れ込み、N型の電子がそれに引かれてダイオードの端の方まで引かれる。 マイナス端子の方も、電子が流れるために、P型のホールがそれに引かれて、同じく端に引かれるそのため、ダイオードの中心付近の電荷も端に寄って、結果として、中心付近には電荷がない状態(電荷の移動がない状態)となり、電流が流れなくなるんですよね? ですが、逆バイアス電圧を流した瞬間は、電荷がダイオードの端に移動するため、電荷の動きに時間的変化があるため、電流は一瞬流れると思うのですが、どうなのでしょうか? ちなみに、P型の端に寄せられた、ホールとマイナス端子からでてきた電子がダイオードと導線の接合付近で消滅して、ダイオードと導線の接合付近にも、空芝層ができることはないのでしょうか? 以上、長い質問ですが、回答よろしくお願いします。

  • フォトダイオードについて

    P-N結合が、光によって破壊されるということを、聞きました。 フォトダイオードが、劣化する詳細を教えてください。 できれば、フォトダイオードの仕組みから知りたいです。 参考文献やその他情報ソースがあれば、教えてください。

  • 埋め込み型フォトダイオードについて

    フォトダイオードの構造は基本はpn接合です。別に暗電流を抑える意味で pnp型(あるいはnpn)の埋め込み型フォトダイオードがあります。 同時に、このpnp構造(あるいはnpn)では空乏層の厚さがpn構造と比べて厚くなるので 光感度も向上すると思います。しかし、埋め込み型の光感度はpn型より 低い特性があるらしいのです。特に長波長側の光で。 素人感覚では空乏層が厚いほど感度も高いように思います。なぜ 埋め込み型の光感度はpn型より低くなるのでしょうか?

  • フォトトランジスタの動作特性

    フォトトランジスタの動作について質問があります。 フォトトランジスタに電圧をかけずに、電流を検知することは可能なのでしょうか? 例えば、npn構造のフォトトランジスタに電圧をかけて光を照射した場合、ベースに電子正孔対ができ、ドリフトや拡散などにより電流が流れるという動作は、バンド構造を用いて説明が理解できました。 しかし、もし上記のトランジスタに電圧がかかっていない場合、例えp型の部分で電子正孔対が生成されたとしても、両方のn型の電位差が同じであるため、pから両方のnに向かって逆方向に電子の移動が起きると考えました。 ということは打ち消しあって結局電流は検知できないのではないかと。 暗電流やその他の可能性もいろいろ考えてみましたが、わけがわからなくなってしましました。 わかる方がいましたら、どうかよろしくお願いします。

  • ダイオードについて

    ダイオードってp型とn型の半導体がつながっているものですよね。電圧の向きが順方向なら、p型のホールとn型の自由電子が再結合することで電流が流れて、LEDならエネルギーの差を可視光領域の光でだしてる、と最近知りました。 初歩的な質問で申し訳ないんですが、ホールと自由電子が再結合して、これらがなくなってしまうことってないんですか?電圧かけてればLEDってずっと光っていますからそんなことはないんでしょうけど・・・自由電子と正孔がプラスマイナス0でなくなってしまうんじゃないかと思ってしまいます。 よろしくお願いします。

  • なぜpn接合に逆バイアスをかけても電流は流れない?

    なぜpn接合に逆バイアスを印加しても電流は流れないのでしょうか? まず私が理解しているpn接合の流れを書きます。 ・ドナー不純物をドープされているn型半導体(キャリアとして動ける電子が多数存在) ・アクセプタ不純物をドープされているp型半導体(キャリアとして動ける正孔が多数存在) 両者を接合させると (1)濃度勾配により、n→p向きに電子が、n←p向きに正孔が拡散していく。 (2)接合面近傍では電子と正孔の結合によりキャリアは消滅。空乏層ができていく。 (3)そして接合面近傍では、n型半導体がプラスに、p型半導体がマイナスに帯電していく。 (4)それによってできた電位差によって、拡散方向とは逆向きの力を受けて電子と正孔の移動は停止する。 ここに順バイアス(n側にマイナス、p側にプラス)をかけると、 n側で多数キャリアである電子は接合を横切ってp側へ移動していき、回路へと流出していく。 そしてその分、電子が回路からn型半導体に流入し、これが続くため、電流が流れる。 このようなストーリーだと理解しています。 しかし私が思うに、逆バイアス(n側にプラス、p側にマイナス)をかけたとしても、 n側で多数キャリアである電子はそのまま回路へ流出していく。 そしてその分、電子が回路からp型半導体に流入し、接合を横切ってn側へ移動していき、そのままやはり回路から流出する。 という事が起こるのではないでしょうか? よく参考書等に書かれているのは、 (1)p型半導体はキャリアとしての電子が少ないので、n側へ流入してくる電子がない。このため電流は流れない。 (2)逆バイアスによってキャリアが両端に引き寄せられ、空乏層が広がるだけで電流は流れない。 と言った内容です。 しかし、私の疑問として (1)p型半導体には確かにキャリア電子が少ないが、電子は回路から流入してくるから、それが流れるのではないか? (2)意味は分かります。例えばp側に注目すると、正孔が電極側に集まっていきます。  つまり価電子帯に充満している電子が少しずつ接合面に向けて移動しているということだと思います。  しかし価電子帯の電子は自由に動けるキャリアではないので、そのままn側へ移動していって回路へと流出するわけではありません。  しかし、この(2)の説明でも、(1)の疑問を解決できているとは思えません。 以上、長くなりましたが要約しますと、 逆バイアス時になぜ回路からp型半導体にキャリア電子が流入しないのか? ということです。 どなたか、よろしくお願いします。

  • 光起電力効果

    太陽電池の原理とも言うべき、下記の現象が理解できません。 「PN接合部分の半導体に光が当たると、光のエネルギーによって新たに伝導電子と正孔が ”叩き出され”ます。内部電界に導かれて、伝導電子はn型半導体へ、 正孔はp型半導体へと移動します。」 そもそも「内部電界」ってのがよく分かっていないのですが、 なぜ電子がn側に、正孔はp側に移動するのでしょうか? (極性を考えると逆なのでは。。。) 以上、ご教示の程、宜しくお願い致します。

  • 真性キャリア密度の計算方法 他

    どうしても以下の問題が解けなくて困っています.また時間もありません.どなたか宜しくお願いします. (1)Siの伝導電子および正孔の有効質量をそれぞれme*=0.7m,mh*=m,バンドギャップをEg=1.1eVとして室温における真性キャリア密度を求めよ. (2)バイアス電圧のかかっていないP-n接合の,空乏層全体の幅を与える式をもとめよ.この結果からND=NA=10^25/m^3の不純物をもつダイオードの空乏層の幅を求めよ.だだし接合のポテンシャル差を0.7V,比誘電率を16とする 以上の2問ですがどうしても分かりません.どなたか一問でもよいので宜しくお願いします.

  • ダイオードについての問題

    正しい説明を選んで下さい。 1)ダイオードは純度100%の ゲルマニウムでできている。 2)ツェナーダイオードに順電圧をかけると出力電圧が降伏電圧でクランプされる。 3)平滑回路で使用するツェナーダイオードは通常のダイオードと交換できる。 4)平滑コンデンサの時定数が小さいと、リップルが生じて機器に悪影響がでる。 5)平滑コンデンサは負荷抵抗と並列につなぐ。 6)ダイオードブリッジによる整流回路にはダイオードが6個 必要である。 7)フォトダイオードは電子スイッチとして利用される。 8)江崎ダイオードはLEDの 1つ で赤色の表示が容易になつた。 9)正孔は正の電位を持つ粒子のことで、P型 半導体中を移動して電流を生じる。 私の解答は2.7なのですが、 合っていますか?

  • pinダイオードについて

    pinダイオードに順バイアスを印加し続けると、バンド図はどのようになるのでしょうか?例えば、p層のポテンシャルは下がり続ける?そのため、順電流に応じて抵抗も変わると思っているのですが。 ちなみに普通のpnダイオードはキャリアがすぐに再結合するためポテンシャルはフラットになるとp層は下がらないという認識で正しいでしょうか?