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エサキダイオード Esaki diode

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

エサキダイオード
Esaki diode

順方向領域に負性抵抗特性をもつp-n接合ダイオード。 1957年江崎玲於奈が発明したもので,トンネルダイオードとも呼ばれる。江崎はこの発明で,1973年のノーベル物理学賞を受賞した。不純物濃度の高い半導体でp-n接合をつくると,接合部の空乏層の間隙が狭くなり,逆方向から低い順方向電圧の範囲で,量子力学的効果によるトンネル電流が流れる。順方向電圧がある程度高くなれば,n領域からp領域に流れ込もうとする電子のエネルギーはp領域の禁制帯に入り,トンネル電流は流れなくなる。このようにして,順方向電圧が増加するとかえって電流が減少するという,負性抵抗領域が現れる。さらに順方向電圧を高めると,n領域とp領域の伝導帯のエネルギー準位が等しくなり,通常のダイオードと同様の拡散電流が流れるので,負性抵抗領域は消失する。その負性抵抗領域にエサキダイオードをバイアスしておいて共振回路を接続すると,負性抵抗からエネルギーが供給されて高周波が発振する。この高周波エネルギーは,エサキダイオードの直流バイアスエネルギーから変換されたものである。トンネル効果による負性抵抗は本質的に時間応答が速いので,超高周波の増幅・発振や高速スイッチとして用いられる。

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百科事典マイペディアの解説

エサキダイオード

江崎玲於奈(れおな)が1957年に発明したダイオード。→トンネルダイオード

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法則の辞典の解説

エサキダイオード【Esaki diode】

トンネル接合をもつダイオード.トンネル接合では順方向の印加電圧を増大させると,あるところで電子の移動が停止して負性抵抗が出現する.この効果を利用したダイオードで,江崎玲於奈(当時東京通信工学(現ソニー),元筑波大学学長)の発明したものである.高速の負性抵抗素子として,高速スイッチング回路やマイクロ波の増幅などに利用される.

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大辞林 第三版の解説

エサキダイオード【Esaki diode】

〔発明者江崎玲於奈れおなの名にちなむ〕
不純物濃度の高い半導体を用いたダイオード。トンネル効果による負性抵抗特性(電圧を上げると電流が減る性質)をもち、発信・増幅に利用される。トンネル-ダイオード。

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

エサキダイオード
えさきだいおーど
Esaki diode

江崎玲於奈(れおな)が1957年(昭和32)に発表したダイオード。負性抵抗(印加電圧の増加によって通過電流が減少する)領域をもち、量子力学的な電子のエネルギー障壁突き抜け現象(トンネル効果)が現れるので、トンネルダイオードともよばれる。不純物濃度の高いpn接合でできたダイオードでは、普通のダイオードで電流の流れない順方向電圧の低い所でもトンネル効果による電流が流れ、それ以上電圧が増すとこの電流は減少する。さらに電圧を増すと、普通のダイオードと同じ拡散電流が流れ、全体としてN字形の電圧電流特性が得られる。電流が極小となる電圧は使われる半導体によって変わり、ゲルマニウムで約0.36ボルト、ヒ化ガリウム(ガリウムヒ素)で約0.6ボルト、シリコン(ケイ素)ではその中間である。
 トンネル現象とは、pn接合内にできる空乏層が薄くなると、高不純物濃度のために生じた強力な内部電界によって、本来ならば流れない空乏層を電流が流れることをいう。量子力学的効果のためきわめて応答速度が速く本質的に低雑音である。このため、直列インダクタンスの小さい容器に封入したエサキダイオードは高周波特性が良好で、マイクロ波増幅、発振素子や超高速スイッチ素子に用いられる。とくに低雑音であることから、マイクロ波増幅装置の初段増幅によく用いられた。しかし、2端子素子のため、入力と出力の分離がむずかしく、自励発振しやすいので、1980年代以降ではヒ化ガリウムを用いた、3端子素子で、入出力の分離が容易な電界効果トランジスタがかわって用いられる。[右高正俊]

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世界大百科事典内のエサキダイオードの言及

【江崎玲於奈】より

…1957年東京通信工業研究部で,不純物原子を多量に含んだゲルマニウムによる薄いp‐n接合を作成し,その電流電圧特性が特異な非線形特性を示すことを発見した。この特性は,物理学からみると量子力学の基本であるトンネル効果の鮮やかな実証例であり,電子工学からみると,現在,エサキダイオードの名で呼ばれる負性抵抗を示す動作領域をもつ優れた半導体素子として結実した(トンネルダイオード)。接合によるトンネル効果の発見は,その後トンネル分光学という新分野を開き,やがては超伝導体の研究にもその手法が適用されて重要な発見をもたらすなど,固体物理学の発展に大きく寄与し,このことがノーベル賞受賞の理由となった。…

【トンネルダイオード】より

…縮退したp型およびn型半導体で形成されたp‐n接合では,空間電荷層の厚さが約100Å程度と薄いために電子のトンネル現象を生じ,順方向に電圧を加えたとき図に示すような負性抵抗を生ずるので,マイクロ波の発振,増幅や超高速スイッチングに使用される。この素子をトンネルダイオード,またはこの現象を1957年に発見した江崎玲於奈の名を冠しエサキダイオードEsaki diodeともいう。p‐n接合では電圧を加えるとトンネル効果により電流が流れ始めるが,順電圧を大きくしていくとトンネル電流が減少して負性抵抗が現れ,さらに順電圧を大きくすれば少数キャリアの注入電流が流れ出すので,電圧制御型の負性抵抗を生ずる。…

※「エサキダイオード」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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