【直流電気】直流電源を使うのは「時間差制御をするため」、「半導体が使われている機械だから」って、 半

【直流電気】直流電源を使うのは「時間差制御をするため」、「半導体が使われている機械だから」って、

半導体は交流電気では動かないのですか?

交流電気だと時間差制御ができないの？

正確な時間制御は交流電気ではできず、直流電気だとできる理由はなぜですか？

コンピューターは交流電源で動いていないんですか？コンセントに刺して使ってますけど。

No.1 回答者： mabuterol 回答日時： 2020/01/18 00:45

> 半導体は交流電気では動かないのですか?

世間一般の半導体デバイスおよび半導体回路は、直流電源によって動作します。
勉強して下さい。


> 交流電気だと時間差制御ができないの？

あなたの言ってる時間差制御って何の事ですか？


> 正確な時間制御は交流電気ではできず、直流電気だとできる理由はなぜですか？

あなたの言ってる時間制御って何の事ですか？
交流であっても、例えば周波数 50 Hz であれば、50 周期が 1 秒に相当しますよ。


> コンピューターは交流電源で動いていないんですか？コンセントに刺して使ってますけど。

途中で直流に変換して動作しています。

No.2 回答者： mmks31 回答日時： 2020/01/18 01:24

ビット（＝ライトが点いていますか？消えていますか？と言うような質問の回答）を

保持するためには、
常にプラスとマイナスが入れ替わる交流は利用できません。
点いている＝プラス、消えている＝マイナス、というのを
メモリ（記憶）として使うからね。
このビットが多数集まって情報として生成されたものが
パソコンなどで表現されるものです。
交流じゃデジタルコンピュータは動作できません。

交流電源もＡＣアタブタなどで「整流」して直流変換して使っているんです。

プラスマイナスが交互に行きかう交流はノイズの元にもなる。
交流電源を使う電車の線路沿線ではこれでラジオが聞けなかったりする。
それゆえに電車の電気を直流にしてしまった路線もあります。

時間差制御って何を言っているのかわかりませんが
コンデンサを使った進相制御とかは交流で行われるものです。
直流には「相」など無いですから。

No.3 回答者： lv4u 回答日時： 2020/01/18 07:26

＞＞半導体は交流電気では動かないのですか?

交流を直流に変換する部分で、ダイオードという半導体が使われています。
ですので、利用目的に一致した場所で使われています。

また「電気を通す、通さない」を制御できればいいなら、交流も直流も関係ありません。
そういう場所であれば、トライアックという半導体が使われています。
交流の電気を通す、通さないの割合を変えることで、白熱電球の明るさを変化させるなんて制御ができます。

>>正確な時間制御は交流電気ではできず、直流電気だとできる理由はなぜですか？

質問者さんが「時間制御」が何を意味していると考えているのか、さっぱりわかりません。
ただ、交流電気もしっかり制御されています。

No.4 回答者： isoworld 回答日時： 2020/01/18 08:52

半導体はその原理からして直流の下でしか動作しません。

トライアックのように交流で使う半導体もありますが、直流で動作するサイリスタを＋－の方向を入れ替えて組み合せ、双方向性にして使えるようにしただけです。

直流で使うときめ細かな制御ができるので、直流はその意味で重宝されます。ガソリンなどの燃料でエンジンを動かす今の車の次に来るのが電気自動車ですが、これも直流でモーターを回し、直流なのできめ細かな制御ができる利点があります。

パソコンは商用電源（交流）を内部で直流に変換して動作させています。ノートパソコンは内臓バッテリー（直流）で動いています。

交流はトランス（変圧器）で電圧や電流を変えられる便利さがあり（直流はトランスにかけられません）、発・送・配電に交流は都合がいいのですが、半導体を使った機器や制御には直流が向いています。

No.5 ベストアンサー 回答者： izayoimizuki 回答日時： 2020/01/19 12:26

コンピュータが交流でで動くかどうかで言うと動きます。

内部的な物理特性は台形波という形で交流を使っています。
素子への負担を考えると0V +1Vと言った0Vになる間欠流の電流を流す事が理想ですが、間欠流って高周波になると意外と0Vを作り出すのは大変でして…
-0.3V +0.8Vと言った感じの台形波の交流で妥協しています。

ではなぜ直流と言われるかというとコンピュータチップを構成する殆どの素子がP型半導体とN型半導体を張り合わせたものだからです。
P型半導体からN型半導体の方向は良く電流が流れるのですが、逆方向はとても抵抗が大きくて殆ど電流が流れません。
結果としてチップ全体でみると間欠的な直流と言っていい挙動をします。

そもそも内部的に交流を使っているのならなぜ一度直流にするの？という疑問に突き当たるでしょう。
交流から直接高周波の交流を作る場合は位相（1個の波のどこか）をずらして重ね合わせるのですが、交流の特性上常に電圧が変化するので、波のどことどこを重ねると目的の電圧になるのかという事を考えなくてはなりません。
また、そのずらし加減は入力される電気の周波数に強く依存します。ところが、商用電源（電力会社からの電源）は結構周波数がいい加減でして、原発のような大出力発電所が点検、再稼働の瞬間は平然と5hz変わるとかいう事が起こります。
加えて周囲の器機の電源が入った切れたでも水槌現象が起こって電圧がポンっと跳ね上がったり下がったりします。
そんな調子では5Ghzなんて周波数は作り出せません。
だから一度直流の12Vとか5Vとか信頼できる形に変換した後で、信頼できるクロック回路が生み出した周波数を基に合成して内部で使う電流を作り出しています。

コンピュータの素子は微細化と共に素粒子理論の挙動が入ってきて全然人間の思い通りには動いてくれません。
ですから至る所でその場しのぎの解決策や妥協を組み合わせて動かしています。
ただ、それが偶然外から見ると直流の様に見えるというだけです。

最後に…実は直流も交流の一部かもしれないと付け加えておきます。
直流は"観測時間中"に電流の方向が変わらない電流の事です。
つまり…1/2万年hzなら人間の感覚から見れば十分直流です。
厳格なように見えて電子工学の世界はあいまいなのです。

この回答へのお礼

みんなありがとう

お礼日時：2020/01/19 13:23