【ダイオード】並列接続すると電流は均等に分流される？

この記事では、ダイオードを並列接続した時に電流が均等に分流されるのかどうかを『順電流I_F-順方向電圧V_F特性』等を用いて説明します。
また、どうしてもダイオードを並列に接続したい場合における方法を説明します。

ダイオードは並列接続可能なの？

いきなり結論ですが、ダイオードの並列接続は可能ですが非推奨です。

なぜかというと、同一型番のダイオードでも順方向電圧V_Fにバラツキがあります。そのため、ダイオードを並列しても電流は均等に分流されず、順方向電圧V_Fの小さい方のダイオードに電流が偏ります。

『順電流I_F-順方向電圧V_F特性』を用いて詳しく説明

ダイオードのデータシートには必ず上図のような『順電流I_F-順方向電圧V_F特性』が記載されています。この特性は同じダイオードでも製造時のバラツキ、劣化、温度、湿度などの微妙な違いによって多少異なります。

ダイオード1,ダイオード2の特性が上図の場合、ダイオード1の方が多く電流が流れます。

『順電流I_F-順方向電圧V_F特性』をみると、ダイオード1の方がダイオード2より早く電流が立ち上がっています。上図の回路はダイオードを並列接続しているため、ダイオードの両端に印加される電圧は同じになります。例えば、V_F1といつ電圧の時には、ダイオード1はI_F1、ダイオード2はI_F2の電流が流れており、電流の偏りが生じます。

このようにダイオードを並列接続すると、少しは分流することはできますが、完全に1:1に分流することはできません(完璧に特性が同じダイオードの場合は可能ですが、そのようなダイオードは存在しません)。

この電流の偏りはダイオードの代わりにLEDを使用すると簡単に知ることができます。同じLEDを並列接続した場合、順方向電圧の小さなLEDに多く電流が流れ、各LEDの明るさがバラバラになります。

どうしてもダイオードを並列接続したい場合の方法

上図のように各々のダイオードに直列に抵抗を接続します。これによって順方向電圧のバラツキの影響を抵抗で吸収することができます。

LTspiceを用いて電流バラツキをシミュレーション

シミュレーションでは特性のバラツキがないため、今回は説明の関係上、異なるダイオードを使用しています。ちなみに、ダイオードD1とダイオードD2の『順電流I_F-順方向電圧V_F特性』をシミュレーションで見ると、ダイオードD1の方が電流の立ち上がりが早くなっています。

シミュレーション結果を見てみると、ダイオードに直列に抵抗を接続していない場合は、ダイオードD1は78.6mA、ダイオードD2は15.8mAとなり電流の偏りがありますが、ダイオードに直列に抵抗を接続することで、ダイオードD1は47.4mA、ダイオードD2は46.8mAとなり電流の偏りが低減されていることが分かります。

なお、電源電圧を大きくし、抵抗を大きくするほど、電流バラツキは小さくなります。