シリコンダイオードとゲルマニウムダイオードに正のパルス波を加えたときの、立ち上がり時間がシリコンの方が早かったのですが、それはどういった理由によるのでしょうか?分かる方よろしくお願いしますm--m

A 回答 (3件)

追伸まで


[移動度はGeの方が高くて、エネルギー準位もGeの方が小さかったので困ってます]

移動度が大きく、エネルギー準位が低いということは、単なる抵抗体に近いということですね。ゲルマニウムベースのダイオードの静特性は抵抗体の電圧・電流特性(オームの法則)に近いということでしょうか。ダイオードに望まれるものは、エネルギー準位がそこそこ高くて、それを超えると急激に電流が流れるという性質をもつことです。シリコンベースのPN型ダイオードはその性質に合致しているということでしょう。
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実験ではスイッチング時間を見る際にパルス波を加えて大振幅動作をさせているのではないかと思います。

シリコンに比べてゲルマニウムダイオードは大電流を流しにくいので大振幅では負けてしまいます。不飽和の小信号レベルで比べてみれば違う結果が出たとは思いますが、一方でどこにでもあるようなパルスジェネレータを信号源としたのではジェネレータ自体の立ち上がり時間に隠されて本当の応答速度が出てこないという実験上の問題点もあるように思います。視点を変えて高周波信号を入力して3次高調波歪みを測定するという実験方法もあるかと思います。
さらにいえばシリコンダイオードにもショットキバリアやPinといった高速スイッチングに向いたダイオードもあるので、比較するのであれば同じ半導体構造のものをお使いください。
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参考程度に


「ダイオードの順方向VI特性」を比較するとわかります。ミクロ的には、ゲルマニウムダイオードのほうが早く立ちあがりますが、二次曲線の様相でゆっくり電流が増加します。シリコンダイオードはミクロ的にはゲルマニウムダイオードに負けるのですが0.5から0.7V付近で電流が急激に増加しますので、この付近でゲルマニウムダイオードの電流量を越えます。ということで動的には正のパルス波を加えると立ち上がり時間(規定方法によります。)はシリコンダイオードのほうがよい結果になります。
「ダイオードの順方向VI特性」で検索すると静的な電圧対電流量の比較表は見つかります。

この回答への補足

返信ありがとうございます!ダイオードの順方向VI特性でシリコンの方が早いことは分かったのですが、原子レベルで考えたとき、シリコンとゲルマニウムのどういった違いによって特性の傾きに違いが出たのでしょうか?移動度や、エネルギー準位のによるのかと思って調べてみたのですが、移動度はGeの方が高くて、エネルギー準位もGeの方が小さかったので困ってます^^;

補足日時:2003/11/07 01:01
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よろしくお願いします。

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>抵抗は10cm程で,HVP2,100MΩ,RIKEN-nと表記されています.
>ダイオードは5cm程で,LB160,IRと表記されています.
1)RIKEN-n は高圧用の特殊抵抗を製作しているメーカが不明です。
(某大手研究所が[RIKEN]関連で多数ヒットしますが関係ないですね。)
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SiとGeの順方向特性についての実験を行いました。測定値をグラフに書いてみたところ、どうもGeの方が立ち上がりが急でした。どの教科書を見てみても、Siが急に変化し、Siはゆっくり増加する、と記してあったのですが、この実験はどこか間違っているのでしょうか。教えて頂けたらと思います。

実験内容:抵抗300Ωとダイオードを直列につなぎ、DC電源にて電圧をかけた。

Siダイオード
電圧[V] 電流[mA]
0.00   0.006
0.10   0.006
0.18   0.006
0.20   0.006
0.30   0.009
0.35   0.011
0.40   0.021
0.45   0.051
0.46   0.061
0.47   0.074
0.48   0.094
0.49   0.113
0.50   0.136
0.51   0.171
0.52   0.212
0.53   0.258
0.54   0.327
0.55   0.39
0.56   0.485
0.57   0.598
0.58   0.736
0.59   0.91
0.60   1.015
0.61   1.389
0.62   1.71
0.63   2.095
0.64   2.559
0.65   3.151
0.66   3.849
0.67   4.713
0.68   5.687
0.69   6.88
0.70   8.296
0.71   9.988
0.72   11.94
0.73   14.187
0.74   16.888
0.75   19.864
0.76   23.40
0.77   27.44

Geダイオード
電圧[V] 電流[mA]
0.00   0.009
0.10   0.009
0.18   0.119
0.20   0.212
0.22   0.433
0.23   0.633
0.24   0.899
0.26   1.809
0.28   3.59
0.30   6.836
0.31   9.386
0.32   12.117
0.33   15.668
0.34   19.899
0.35   24.87

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実験内容:抵抗300Ωとダイオードを直列につなぎ、DC電源にて電圧をかけた。

Siダイオード
電圧[V] 電流[mA]
0.00   0.006
0.10   0.006
0.18   0.006
0.20   0.006
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乾電池と発光ダイオードを繋いだ時、振るのはなぜですか?


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Aベストアンサー

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3、交流波のリズムを替えたものと捕らえてよいのでしょうか?(流し方)
4、バースト波という独自の波の形があるのでしょうか?
とても気になります。どうぞご教授ください。

Aベストアンサー

パルス波というのは、オンの時間とオフの時間がある波形のことです。
正弦波交流とパルスの違いは参考URL図3でご覧ください。

パルスには、正の方向だけのもの、正負両方にでるもの、
幅が一定のもの、幅が変わるものなど色々有ります。
余談ですが、良く医学ドラマなどで脈拍のことをプルスといいますが
これはパルスのドイツ語です。

バースト波とは交流またはパルスがある時間連続して送り出され、
それに休み時間があるものです。塊状伝送とでも言えるようなものです。

参考URL:http://www.ias.biglobe.ne.jp/emcc/emcc_reports/15emcc/repo15-02.html

QLED 発光ダイオードの抵抗 モーターを並列に

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テスト時は、4.5Vで発光ダイオード二つ、並列につなぎました。けっこう明るくつきました。
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どうすればよいでしょうか?

Aベストアンサー

こういう接続でしょうか?

+4.5Vーーーーーーー
      |     |
      |     R  330Ω  11.2mA(R), 6.4mA(G)
      |     |
      |     |
      M     |← 1.8V(R)、2.4V(G)
      |     |
      |     LED
      |     |
      |     |
 GNDーーーーーーー

(この接続で間違いなければ・・・)
LEDの色が書いてないので分からないのですが、もし赤色ならLEDの両端の電圧は約1.8Vなので、
11.2mA流れているはずです。
抵抗を200Ωにすれば、18mA流れるのでちょっと明るくなるでしょう。
100Ωにすると27mA流れます。
LEDの定格が分からないのですが、27mAは多分定格を超えていると思います。
長期間使いたいなら、150Ωでとめておいた方が安全です。
数時間でLEDが壊れてもよければ100Ωを入れてもかまいません。

緑色のときはどうなるか・・・「オームの法則」で計算してみてください。

こういう接続でしょうか?

+4.5Vーーーーーーー
      |     |
      |     R  330Ω  11.2mA(R), 6.4mA(G)
      |     |
      |     |
      M     |← 1.8V(R)、2.4V(G)
      |     |
      |     LED
      |     |
      |     |
 GNDーーーーーーー

(この接続で間違いなければ・・・)
LEDの色が書いてないので分からないのですが、もし赤色ならLEDの...続きを読む

Q正弦波交流電圧e=100√2sinωt(V)をダイオードにより半波整流して得られる直流電圧の実行値、

正弦波交流電圧e=100√2sinωt(V)をダイオードにより半波整流して得られる直流電圧の実行値、平均値はいくつか

という問題で微積分は使えないので公式というか関係を暗記してあてはめようと考えたのですがよく分かりません

画像の関係式に代入しますと平均値は
Vm:最大値
V :実行値
VAbe:平均値

Vm:VAbe=√2:(2√2)/π
100√2:VAbe=√2:(2√2)/π
VAbe=約90(V)

と計算できるのですが、実行値については


Vm:√2=V:1より

100√2:√2=V:1

V=100(V)

となり解答の70.7(V)と合いません。
どこを間違えているのでしょうか

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図がおかしいですね。というかこれ、半波分の実効値と平均値の図
なんでしょうね。求めるのは一波分の実効値と平均値です。

 半波整流の最大値、実効値、平均値の比は

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です。Vm=141.42なら Vrms≒70.7

微積が駄目ならこの比を暗記してください。

Qダイオードブリッジの交流入力側に直流入力できますか?出来るとしたら出力

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本で見たんですが、
パルストランスでFETのドライブ回路(デューティー比50%)を組んでいる回路で、
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この二つのダイオードはどういった働きをしているのでしょうか?
お願いします。

Aベストアンサー

こんにちは、

 パルストランスをFETでデューティー50%でドライブする時、FETがONになると
負荷のインダクタンスに充電電流が流れ始めます。Lに流れる充電電流は一定の
割合でFETがOFFになる瞬間まで上昇します。

 次にFETがOFFになるとLにはFETがOFFになる直前の電流を維持するように電圧が発生
してしまいますので、Lに並列にダイオードとツエナーの直列回路を挿入します。
このとき、ツェナーのカソードとダイオードのカソードを結び、ダイオードの
アノードはFETのドレインへ接続し、ツェナーダイオードのアノードは電源側へ
接続します。

 もし、ダイオードだけをLに並列に接続した場合はFETがOffの期間に充電電流を
ゼロまで放電できなくなってしまいます。Lの放電電流はILはFETがOFFになっている時間を
Toff、FETがOFFの時にLに加わる電圧をVL、放電開始時の電流値の初期値をI0とすると

 IL=I0 - VL*Toff/L  (1)

で表されます。ダイオード1つだけLに並列に接続されている場合、VLはダイオード
の順方向降下電圧VFになります。VFはシリコンダイオードの場合、約0.7Vと低い
値です。
 パルストランス動作の場合はLのON-OFFが繰り返し起きますので、次にFETがONする
までに完全にLの放電電流をゼロにしておかなければなりません。FETがOFFからONに
切り替わった時に放電電流がゼロでないある値になっているとFETがONの期間に行われる
充電電流が加算されてゆきます。結果、Lの電流はどんどん増加していってしまい
ます。しまいにはダイオードかLが破壊してしまいます。

 FETがOFFになってから次のONまでに確実にLの電流をゼロまで放電するためにツェナー
ダイオードをダイオードにシリーズに接続します。これにより、Lの放電時のLに加わる電圧
VL(ダイオードのVF+ツェナー電圧)を大きくできますので式(1)の第2項の値を大きく
できますので、放電時間を短縮して次のFETのONまでに放電電流を完全にゼロにすることが
可能になります。

 
 

こんにちは、

 パルストランスをFETでデューティー50%でドライブする時、FETがONになると
負荷のインダクタンスに充電電流が流れ始めます。Lに流れる充電電流は一定の
割合でFETがOFFになる瞬間まで上昇します。

 次にFETがOFFになるとLにはFETがOFFになる直前の電流を維持するように電圧が発生
してしまいますので、Lに並列にダイオードとツエナーの直列回路を挿入します。
このとき、ツェナーのカソードとダイオードのカソードを結び、ダイオードの
アノードはFETのドレインへ接続し、ツェナーダイオード...続きを読む


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