ダイオードを並列接続するときの注意点｜「電流が片寄る」物理的な理由と対策

結論：ダイオード並列＝「電流が均等に流れない」のがデフォルト

先に結論を言います。ダイオードを並列接続すると、何もしなければ電流は均等に分かれません。Vf（順方向電圧）の小さい方に電流が集中します。

直列接続では「漏れ電流のバラつき」が問題でしたが、並列接続では「Vfのバラつき」が問題になります。同じダイオードの個体差でも、注目すべきパラメータが違うのです。

しかも厄介なことに、並列接続には「熱暴走」という温度に絡んだ正のフィードバックが発生します。これが直列とは比較にならないほど怖い現象です。順に見ていきましょう。

そもそも、なぜダイオードを並列にするのか？

ダイオードには順方向の平均電流（IF(AV)）という「これ以上の電流を流したら過熱で壊れる」限界値があります。たとえば一般的な整流ダイオードなら10A、30A、100Aなど。

でも、産業用インバータや大電流の電源装置だと、回路に流れる電流が50A、100A、200A…と平気で出てきます。1個のダイオードでは流しきれない。

解決策は2つ

並列接続は「電流容量アップ」だけでなく「放熱の分散」というメリットもあります。1個に200Aを集中させるより、2個に100Aずつ分けた方が、ヒートシンクの設計がラクになる。

ただし「ちゃんと均等に分かれれば」の話。次のブロックで、なぜ均等に分かれないのかを見ていきましょう。

ダイオードをただ並列にしただけだと、なぜ片方が焼けるのか

直感的には「100A品を2個並列にしたら、それぞれに50Aずつ均等に流れる」と思いますよね。でも実際は違います。

原因は「Vf（順方向電圧）の個体差」

ダイオードに順方向の電流を流すと、両端に少しだけ電圧が発生します。これが順方向電圧降下（Vf）です。シリコンダイオードなら約0.7V、ショットキーバリアダイオード（SBD）なら約0.3〜0.5Vが典型値。

問題は、このVfが個体ごとにバラつくこと。同じ型番でも、Vf = 0.68V のダイオードもあれば、Vf = 0.72V のダイオードもある。

並列接続された2個のダイオードには同じ電圧がかかります（並列なので当然）。でも、Vfが違うと「電流が流れ始める電圧」が違う。すると、Vfが小さい（=電流が流れやすい）方のダイオードに、電流が集中するのです。

水道管のたとえで完全理解：なぜ片方に水が集中するのか

「Vfの個体差で電流が偏る」と言われてもピンと来ないと思います。水道管に置き換えてみましょう。

「開きやすい弁」に水が集中する

答えはシンプル。0.68Vの弁の方が先に大きく開き、そこに水（電流）が集中して流れるのです。0.72Vの弁は、ようやく開き始めたばかりでチョロチョロしか流れない。

電気的に言うと、両端電圧が約0.7Vのとき、Vfが小さい方は「ガッツリ流す」モード、Vfが大きい方は「ようやく流れ始める」モード。電流比が10倍くらいに開くのは普通にあります。

「2個並列だから単純に半分ずつ流れる」というのは、直列接続の電圧と同じく大きな勘違いなのです。

並列接続の最大の敵：「熱暴走ループ」という正のフィードバック

ここからが並列接続の本当に怖い話です。Vfが小さい方に電流が偏る—これだけでも問題ですが、それで終わりません。

シリコンダイオードには「温度が上がるとVfが下がる」という性質があります。温度係数は約 −2mV/℃。つまり、温度が10℃上がると、Vfが20mV下がる。

これが「正のフィードバック」を生む

これを「熱暴走（thermal runaway）」と呼びます。正のフィードバックなので、いったん始まると止まりません。ミリ秒〜秒オーダーで一気に焼損します。

対策①：電流バランス抵抗を直列に入れる

熱暴走ループを止める最もシンプルな方法が電流バランス抵抗（エミッタ抵抗、エミッタとは言いませんが概念は同じ）です。各ダイオードに直列で、同じ値の抵抗を1個ずつ入れます。

なぜ直列抵抗で電流が均等になるのか

たとえば各ダイオードに直列で10mΩの抵抗を入れたとします。電流が多く流れる側ほど、その抵抗での電圧降下が大きくなる。

電気的に言えば、「電流が偏る→偏った側の抵抗での電圧降下が増える→ダイオード本体にかかる電圧が下がる→電流が減る」という負のフィードバックが働き、自動的にバランスが取れるのです。

熱暴走の正のフィードバックを、バランス抵抗の負のフィードバックで打ち消す—これが基本原理です。

バランス抵抗値の決め方｜計算式と数値例

並列接続のバランス抵抗値は、以下の考え方で決めます。

数値例：100A品を2個並列、合計150A

実際に手を動かしてみましょう。

項目	値
並列個数	2 個
合計電流	150 A
1個あたり想定電流	75 A
Vfバラつき ΔVf	40 mV

実際は、入手しやすい3mΩ、5mΩあたりを選ぶことになります。

対策②：Vf選別と同一ロット品の使用

バランス抵抗を入れる以外にも、そもそもVfが揃ったダイオードを使うというアプローチがあります。

方法1：同一ロット品を使う

ダイオードは同じウェハ（半導体の元になる板）から作られたものほど、特性が揃います。同一ロットで購入し、隣接する個体を組み合わせると、Vfのバラつきが小さくなる。

実際、大電流モジュール（数百A〜数kA級）では、メーカー側で同一ロット品を選別してパッケージング済みのものが販売されています。

方法2：マッチングペアを自前で選別

量産前の試作レベルなら、Vfをカーブトレーサや簡易測定器で測って、近い値の個体をペアにする方法もあります。ただし量産では現実的ではない。

方法3：ディレーティング（電流余裕）を大きく取る

バランス対策が不十分でも、個々のダイオードの定格に対して余裕を持たせれば、偏っても破壊には至りません。たとえば100A品を「最大40Aまで」のディレーティングで使えば、80A偏っても許容範囲内。

対策③：放熱の共通化（同じヒートシンクに取り付ける）

熱暴走を抑える上で意外と効果が大きいのが「放熱の共通化」です。並列接続するダイオードは、必ず同じヒートシンクに取り付けてください。

なぜ共通ヒートシンクが効くのか

Vfが小さい側のダイオードに電流が集中すると、そこが発熱します。共通のヒートシンクに付けていれば、熱がヒートシンク経由でもう片方のダイオードにも伝わる。

対策④：配線インピーダンスを揃える（配線対称性）

もう1つ見落とされがちなのが配線の対称性です。並列にした2つのダイオードへの配線長が違うと、それだけで電流が偏ります。

数mΩ単位の話なので、回路図上では無視されがちですが、大電流回路では配線抵抗が事実上のバランス抵抗として働いてしまうのです。

対策のポイント

並列ダイオードの配線は、左右対称（または上下対称）に配置します。電流が流れ込む点から、各ダイオードまでの距離が同じになるように。

さらに、高周波スイッチング回路では配線のインダクタンスも対称にする必要があります。リード長が違うと、スイッチング時の電流分担にも偏りが出ます。

完成形：並列ダイオードの正しい設計

ここまでの内容をまとめると、並列ダイオードの完成形は以下のようになります。

実務での設計手順（5ステップ）

直列接続 vs 並列接続｜対策の違いを総整理

前回の直列接続と今回の並列接続、それぞれの対策のポイントを並べてみましょう。

項目	直列接続	並列接続
目的	耐圧アップ	電流容量アップ
偏る原因	漏れ電流IR	順方向電圧Vf
偏る方向	IRが小さい方に電圧集中	Vfが小さい方に電流集中
抵抗の入れ方	各ダイオードに並列	各ダイオードに直列
抵抗値	大きい（数百kΩ〜MΩ）	小さい（数mΩ〜数十mΩ）
動的問題	スイッチング時のVバラつき（RCスナバ追加）	熱暴走ループ（共通ヒートシンクが必須）
怖さ	サージで一発破壊	徐々に過熱して焼損

現場でよくある失敗パターン3選

まとめ：ダイオード並列接続の5つの鉄則

ダイオードの並列接続は、直列接続とは違って「熱」が絡むからこそ危険です。一度熱暴走が始まると正のフィードバックで止まらない。だから、電気的な対策（バランス抵抗）と熱的な対策（共通ヒートシンク）の両方が必要なのです。

これでダイオードの直列・並列接続の両方を理解できました。次に客先や上司から「これ、なんで抵抗が直列に付いてるの？」と聞かれたら、自信を持って「Vfの個体差で熱暴走しないようにする電流バランス抵抗です」と答えられますね。