エレクトロニクスII第2回ACアダプター ダオードと整流回路.pptVIP

エレクトロニクスII第２回：ACアダプターを分解しようーダイオードと整流回路ー 佐藤勝昭 ACアダプター 電話機、ノートパソコン、液晶テレビ??多くのエレクトロニクス機器にはACアダプターが必要です。電灯線はAC 100Vです。これをエレクトロニクス機器に必要なDC 6V, 12V, 15Vに変換するのがACアダプターです。 AC=alternating current (交流)、DC=direct current (直流) 構成は、トランス、全波整流ダイオードブリッジ、コンデンサーというシンプルなものです。 実体験コーナーACアダプターを分解すると トランス、４本のダイオード、 　電解コンデンサからできている 実体験コーナーACアダプターの回路図 タップつきトランスを用いる方法 ダイオードブリッジを使う方法 実体験コーナートランスの役割 電灯線の100Vを必要な低圧に変換 磁性体巻き心に１次コイルと２次コイルを巻いたもの 電圧比は１次コイルと２次コイルの巻き数比で決まる。 実体験コーナー整流－半波整流と全波整流－ 電灯線：交流、正負の極性が時間とともに正弦波的に周期的に変化E=E0sin?t 半波整流：一方の極性のみをとる E’= E0sin?t (2n??t(2n+1)?) E’=0 ((2n+1)??t2(n+1)?) 全波整流：絶対値をとる E’= E0sin?t (2n??t(2n+1)?) E’= -E0sin?t ((2n+1)??t2(n+1)?) 半導体ダイオードと整流作用 半導体のｐｎ接合はｐ側が正のとき、ある閾値を超えると電流がよく流れる（順方向） 逆方向に電圧を加えると電流が流れにくい ツェナー電圧を超えると急に電流が流れる ダイオードを用いた半波整流 ダイオードは、スイッチとして働く 負荷と直列にダイオードを入れるだけで半波整流ができる。 ダイオードブリッジを用いた全波整流 Aの電位がCより高いとA→B, D→Cのスイッチが開くのでBが正, Dが負になる。 Cの電位がAより高いと、D→A, C→Bのスイッチが開きBが正, Dが負となる。 コンデンサの役割は？ 脈流をコンデンサで平滑化して滑らかな直流を得る RC回路は積分作用をもち、低域濾波器となる うんちくコーナーダイオードの元の意味は二極管 ダイオードの元の意味は、２極管（カソードとアノードのみからなる真空管）です。整流作用をもち、交流を単極性の脈流に変える作用があります。 現在では、２極管と同じ整流作用をもつ半導体素子をダイオードといいます。 発展コーナー半導体(semiconductor)とは 導体(金属)と不導体(絶縁物)の中間的な導電性をもつ物質 金属では、温度上昇とともに導電性が低下する（＝電気抵抗が上がる）が、半導体では温度上昇とともに導電性が向上する(=電気抵抗が下がる) 半導体を特徴づけるのは、そのエネルギー状態に電子の詰まった「価電子帯」と、電子がほとんど占有しない「伝導帯」とがあり、両者を隔てる「バンドギャップ」が存在することである。 発展コーナー半導体の抵抗率 (佐藤?越田：応用電子物性工学　図4.2) 発展コーナー半導体の電気抵抗率の温度変化 佐藤?越田：応用電子物性工学　 発展コーナー半導体ｐｎ接合とは？ ｐ形半導体：ホールがキャリアである半導体(例：B（ホウ素）添加Si) ｎ形半導体：電子がキャリアである半導体　 (例：P（リン）添加Si) ｐ形半導体とｎ形半導体を接合すると、電子?ホールの拡散により、接合部に空乏層ができ、拡散電位差が発生する。 整流用ダイオードも、発光ダイオード(LED=light emitting diode)、半導体レーザ(LD=laser diode)も、フォトダイオード(PD)、電荷結合撮像素子(CCD=charge coupled device)もｐｎ接合が基本 （物理システム工学実験I,IIテキスト、Fディジタル回路のp.140「F2　トランジスタでディジタル回路を作る」参照） 発展コーナーｐｎ接合の原理 ｐ形半導体とｎ形半導体を接合すると、ｐ形側からホールがｎ形側に、ｎ形側から電子がｐ形側に拡散する。 すると境界には、ｐ形側ではホールのいなくなった（負に帯電した）部分が、ｎ形側では電子がいなくなった（正に帯電した）部分ができる。この領域を「空乏層」という。 この領域では、正負電荷の間に電位差が生じ、これ以上の電荷移動を防いでいる。この電位差を「拡散電位差」または「内蔵電位差」という。 演習コーナーダイオードの動作点 整流性：ダイオードは、理想的にはスイッチと考えられる。 実際には、閾(しきい)特性をもつので、スイッチ動作させるには、ある