| フリーサーキット 電気の基本のお勉強 （更新：2024/3/22） | 022 |
| 「フリー・ソフト」という無料のソフトウェアがある。
「フリー・サーキット」という無料の電気回路があってもいいじゃないか。・・・・ということです・・・ |
| 無料の回路図があっても、理解できないと利用も出来ない。
それで、記号の意味が分かるようにお勉強やろまいか。 小学生でも理解できるように初心者向きで、内容はあまり深くしてないつもり。 （特にこのページの内容は、いろいろあって追加・変更が多いはずだから宜しく・・・） |
目次
・「電池・スイッチ・電球」の基本回路
・電池の直列接続と並列接続
・直流（ＤＣ）と交流（ＡＣ）
・単相交流・単相三線式（配線）
・三相交流
・交流の電圧を変える「トランス」、交流を直流にする「ダイオード」
・コンデンサー（Ｃ）と抵抗（Ｒ）、直列接続と並列接続、コンデンサーと抵抗の種類
・「オームの法則」と「単位」
・電力、電力量
・ＬＥＤの使い方（ＬＥＤ点灯回路）
・回路図の書き方
・ヒューズ、温度ヒューズ、ブレーカー、ノーヒューズ・ブレーカー、サーキット・プロテクター、サーマルリレー
・バッテリー（電池）の容量
・倍電圧整流回路
・アナログとデジタル
・半導体 （導体、半導体、絶縁体）
A01
| 「電池・スイッチ・電球」の基本回路 | |||
| 「理科」の実験でやったような・・・ 勉強はやっぱり「基礎」から始めたほうがえぇやろ。
しかし、小学校の理科では教えてもらえん事を、ちょこっと追加しておこう。 電池、スイッチ、豆電球を電線でつないだ実験回路。 （豆電球は［図１］のようにフィラメントがあるタイプ。） スイッチは切れているから豆電球も消えている。 （右は回路図） |
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 ［図１］ |
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 ［図１-1］
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| 電池は市販の「単一乾電池」。 回路図では電源（電池）を「Ｅ」、スイッチを「Ｓ」、電球を「Ｌ」で表すことがある。
電気を使う側（ここでは電球）のことを「負荷」という。 スイッチを入れると豆電球が点く（つく）。 （「点灯」という。） 正確にいうと、豆電球の中の金属のフィラメントが熱せられて高温になり、その結果人の目に見える光が発生する。 |
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 ［図２-1］
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| このとき回路図で右回りに、電池の上側、プラス（＋）側から赤の線を通りスイッチを通って、豆電球から青の
線を通り電池のマイナス（−）側へ電気が流れる。 これを「電流」という。 この「電気の流れ」の逆方向は「電子の流れ」だ。 なぜ、いつからこうなって、逆方向の流れがあるか？ これは自分で調べてくれ。その方が勉強になるだろう。 ここで「電圧」の話もしておこう。 「電気の圧力」のことで、簡単にいうと電子が移動するときの圧力。 といっても、電圧の逆向きだから「電子の圧力」は「電子の引く力」か？ つまり「電子の引力」か？？？ おもしろいけど、難しい変な話になっていく。（しかし物理的な話になっていくと間違いではないだろう・・・） やはりここは「マイナスの電子の圧力」にしておこう。 電圧をはかるときに使う単位は「ボルト」。 大文字の「Ｖ（ブイ）」を使う。 例えば、単一乾電池は1.5V、家庭の電気は100V。 上の回路に使う豆電球（ランプ）は、2.5V用でも3V用でもいいだろう。 今は、ＬＥＤ電球は使わない。 ＬＥＤは後で → ＬＥＤの使い方（ＬＥＤ点灯回路） （「ＬＥＤ電球」は「ＬＥＤチップ」と電子回路を組み込んだ「電球」のこと。） 電流の単位は「アンペア」、大文字の「Ａ（エー）」を使う。
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A02
| 電池の直列接続と並列接続 | |||||||||
| 電池を３個つなぐとして、つなぎ方には直列接続と並列接続がある。
（電池は市販の「単一乾電池（電圧1.5V）」とする。） ◆ 直列接続 （電圧は積み重ねた分の1.5V×３個=4.5Vとなる。） なぜ電圧が３個分になるか？ それは電子が後ろから押されるから・・・圧力が高くなる・・・ これを上の豆電球へつなげば明るいが、直ぐ電球が切れるだろう。 |
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 ［図３］ |
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4.5V
 ３個分を書いた記号に 電圧4.5Vと記す。 |
4.5V
 １個分で書いた記号に 電圧4.5Vと記す。 |
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興味がある人は参考にして下さい。 → 電池を使った「電源装置」 ◆ 並列接続 （電圧は1.5Vのまま。） |
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 ［図４］ |
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1.5V
 ３個分を書いた記号に 電圧1.5Vと記す。 |
1.5V
１個分で書いた記号に 電圧1.5Vと記す。 |
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電池の記号の１つ分が1.5Vとは限らない。 記号で表すのは極性だけで、電圧は記号の近くに書く。
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A03
| 直流（ＤＣ）と交流（ＡＣ） | ||||
| 電池の電圧は一定で変化しない直流。 家庭のコンセントは交流。
◆ 直流 ＤＣ 電池の電圧は一方向で変化しない。
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◆ 交流 ＡＣ 家庭で使う電気は、電圧が滑らかに変化し反転を繰返している。 （このページ下の図６・図２３を参照） １秒間に西日本が60回、東日本は50回変化する。（直流と違い、変化の途中で電圧が０Vになる時がある。） （１秒間に反転する回数を「周波数」という。詳しくはこちら）
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| 回路図の記号は電源が違うだけだが、実験に使う部品は違う。
家庭のコンセントはAC100V。だから感電しないよう気を付けよう。 初心者は扱わない方が良い。 |
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A04
| 単相交流・単相三線式（配線） | ||||||||||||||
| 家庭のＡＣ１００Ｖに「単相三線式」というものがある。
「単相」だけど３本の電線で配線して電気を伝えている。 上と下はそれぞれＡＣ１００Ｖで、両方でＡＣ２００Ｖになる。１００Ｖ用の器具と２００Ｖ用の器具が使えることになる。 （単相を一相と言っても間違いないと思うが・・・） 下の回路図の黒矢印は、電流の向きと量を表す。 |
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上側と下側に同じ負荷を接続したとき。
（中央の電線には電流が流れない。） |
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上側だけに負荷を接続したとき。 | |||||||||||||
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上側と、下側に上側の半分の負荷を接続したとき。 | |||||||||||||
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２００Ｖ用の負荷を接続したとき。 | |||||||||||||
上の説明でピンとこない人は下の説明でどうだろうか・・・ （それでも・・という人は、AC100V電源を、上が+の電池に置き換えて、直流で考えてくれ。） |
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A05
| 三相交流 | ||
| 工場などで使われる交流に「三相交流」がある。 ３本の電線で３つの波を伝えている。
（以下の説明での条件は、赤青黒の電圧と周波数及び負荷特性は同じとする。） |
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| ［図９-1］は１Ｈz分の長さだ。（赤線に注目）
数学のＳＩＮ波の角度で０°〜３６０°になる。 言い換えると１Ｈz分が１回転分になっている。 青の線と、黒の線は均等に右へずれている ことが分かる思うが、ＳＩＮ波の角度で表すと １２０°のずれだ。 ちょうど３分の１回転ずれている。 |
 ［図９-1］ |
縦軸：電圧（電流）
横軸：時間 |
| 右の図を見て分かる通り、三相は単相を
３つ組み合わせたものだ。 ３つの波を伝える為には６本の線が必要と 考えられるが、［図９-2］の中３本を１本の 共通線とし、全部で４本線で良いことになる。 更に流量を考えてみると「共通線の１本は プラスマイナスゼロだ」と気づく。 つまり、共通線には電流は流れない。 流れない線は「不必要」となる。 だから３本あれば３つの波を伝える事が出 来る。 |
 ［図９-2］ |
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| 右の［図１０］のタイミングチャートで、緑線
の時（赤の波形が最大）は赤から出た電流 は、青と黒に半分ずつ戻っていく。 回路図 の３本の中心は、それらの電流の合流点に なっている。 「三相２００Ｖ」交流は、どれかの電線２本の 実効電圧が２００Ｖである。 |
 ［図１０］
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負荷側での接続を考える。 三相交流には［図１１］の２通りの接続方法が あり、左は「スター接続」、右は「デルタ接続」 という。 （「デルタ接続」で、青と黒が同じ電流の時、 下の負荷には電流は流れない。） |
 ［図１１］
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下は同じ電源に、スターとデルタの負荷を接続した図。   三相交流は３本の電線で伝えているが、この内１本が切れた状態を「欠相」と言う。 |
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勿論、［図１３］の様にデルタ接続電源も あり得る。 |
 ［図１３］ |
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A06
［図１６-2］
A07
| コンデンサー（Ｃ）と抵抗（Ｒ）、直列接続と並列接続 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気エネルギーを蓄えるものに「コンデンサー（コンデンサ）」というものがある。「バッテリー（日本語で蓄電池）」
でも同じく電気を蓄える働きをするが、一口に言って溜め込む電気の量（容量）が桁違いに多いのがバッテリー。 コンデンサにも容量が大きい物があり、それを「スーパーキャパシタ」と呼ぶ。 もちろんそれぞれの材料構造も違う。 電気を蓄えることを「蓄電」または「充電」という。 コンデンサーは「どれだけの電気エネルギーを蓄えることができるか」という能力、容量を表すのに「ファラッド （大文字のＦ）」という単位を使う。 それに対し、どんどん電気エネルギーを熱エネルギーに変換していくのが「抵抗」だ。 ”変換”というと大げさ だが、ただ単に電気エネルギーを消費しているだけだ。 抵抗の能力？（特性のほうがいいかも）は、「どれだけ電気が流れるのを邪魔できる（抵抗する）か」ということだ。 正確には「電気抵抗」といい、単位は「オーム（ギリシャ文字の大文字オメガΩ）」を使い表す。 （逆に「どれだけ電気が流れ易いか」という「導電率」考え方もある。） |
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コンデンサの記号
   単位はファラッド［Ｆ］ ［図２４］ |
抵抗の記号
（右は旧JIS）   単位はオーム［Ω］ ［図２５］ |
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コンデンサーに充電できれば、上の［図２３］の整流した波形をもっと滑らかにできるはず、と考えるはず。 |
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AC100V AC18V まだAC18V用でもえぇかも。
 下のランプはDC24V用。
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ランプは電気が流れると光エネルギーを出す。 同時に熱も出る。 電気エネルギーの大部分は熱エネルギーとなって放出されている。 ランプは「豆電球の中の金属のフィラメントが熱せられて高温になり、その結果人の目に見える光が発生」する のだから、100%抵抗の成分とみなしてもいい。 ［図１-1］のランプを抵抗に置き換えた回路が下の［図２８］ |
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| しかし厳密にいうと、ランプが消灯しているとき
と点灯中のフィラメントの抵抗値は違う。 消灯中は抵抗値が低い。 つまり、スイッチを入れた瞬間は電流量が多い。 点灯中は抵抗値が高くなり電流量は少なくなる。 |
 ［図２８］ |
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（エコなＬＥＤランプでも光エネルギーとの比率が違うだけで熱は出る。最も効率の良い発光体は蛍などの生物か。） |
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A08
| 「オームの法則」と「単位」 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気を使う物を作ろうとしたときには、電圧・電流の計算が必要になる。
電気の三要素「電圧・電流・抵抗」の関係を計算する式、「オームの法則」がある。（オームは人の名） ◆ 「オームの法則」 |
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［図２９］ |
左の式をまとめるとこうなる。 （ＩとＲは左右どちらでもいい）  ［図３０］ |
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| 右のマークみたいな「丸にＥ・Ｉ・Ｒ」は覚えるべし！
上側の「Ｅ」を知りたいときは下側の「Ｉ」と「Ｒ」を掛け算する。（横は掛ける） 「Ｉ」は「Ｅ」を「Ｒ」で割る。 「Ｒ」は「Ｅ」を「Ｉ」で割る。（上下は分数）
◆ 「単位」 ここで雷（かみなり）の話もしよう。 夏によく聞くのだが、「雷で電話とテレビと、買ったばっかのパソコンが壊れた！」。 毎年聞くような・・・ 雷の非常に高い電圧で壊れる。 機器の内部を見てみると、時々１ｍｍ〜３ｍｍのガラスの破片の形をした、黒い プラスチックのようなものを見る。 ＩＣなどのモールドが雷で破裂して壊れた破片だ。 雷の電圧は2000000Vから200000000Vあるといわれている。 これではゼロが続いて「よーわからん」。 日本の位取りで言えば「200万Vから2億V」になる。 日本で分かり易くても、世界では「よーわからん」だ。 そこで世界で共通な単位の位取り、「国際単位」があるから「覚えるべし！」にしておこう。 「ミリ・リットル」、「キロ・グラム」など小学生でも使っているものもある。「メガ、ギガ、ナノ」も聞いたことがあるだろう。 「リットル」は体積、「グラム」は重さの単位である。 電気の単位でも同じ使い方でよい。 ３桁ごとに位取りの単位が変わっていく。 |
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| 中央にある小数点の位置に単位をおく。 例えば、「１００００V」は「１０ｋV」、「０．０１Ａ」は「１０ｍＡ」になる。
エクサ「Ｅ」の上はゼタ「Ｚ」、その上がヨタ「Ｙ」。 アト「ａ」の下はゼクト「ｚ」、その下がヨクト「ｙ」。
（こういう説明のほうが初心者、または一般には分かり易いと思うが。） |
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A09
| 電力、電力量 | ||||||
◆ 電力 字を見て分かる通り「電気の力」だ。 家庭で使う電気器具などにも、５００ワットのレンジとか、６０ワットの電球というものある。 「ワット」も人の名前で、電力の単位になっている。 大文字の「Ｗ」で表す。 500W、60Wになる。 |
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| 計算式は、電流と電圧を掛けたもの。
電力 Ｐ [W] = Ｅ [V] ・ Ｉ [A] |
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「オームの法則」［図２９］の式から
電力 Ｐ [W] = Ｒ [Ω] ・ Ｉ [A] ・ Ｉ [A] |
→  |
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| 「Ｉ = Ｅ / Ｒ」を Ｐ=Ｅ・Ｉ に代入すると
電力 Ｐ [W] = （Ｅ [V] ・ Ｅ [V] ）／ Ｒ [Ω]
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→ |
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抵抗には「許容電力」がある。（下の［図３５］参照） 上の回路では20Wという電力が熱になり、熱くなっていく。 温度が上がり500℃とか800℃になってもいいだろうか。 「この電力までは壊れない」というのが「許容電力」だ。 ちなみに、最近の電気回路では20W以上もの熱を出す抵抗は滅多に見ない。 電子回路では大きくても1〜2Wだ。 抵抗に限らず、温度を下げるための「放熱」を行うようになっているものがある。 よく「１Ｗの電力は、どのぐらい？」と質問される。 要するに、「どのぐらい熱くなるか」が知りたいわけだ。 体感できるものでいいものがある。 小型電球で１００Ｖ５Ｗの「ナツメ球」、ちょっと熱くなって４０Ｗ電球、もっと 熱い１００Ｗ電球。 ４０Ｗ電球ぐらいになると長くは持っていられない。 温度の高い物では、ボールペンのキャップより小型で１５Ｗ〜２０Ｗの半田ごての先は３００〜４００℃にもなる。 電気の力が分かりかけたところで、その「力」の時間との関係にも触れておこう。 例えば、２００リットルの水が入るバスタブ（お風呂）に、２時間かかって一人でバケツで水を運んで一杯にしたと する。 同じ場所から水を３０Ｗの電気ポンプで汲んだら２０分で終わった。 そうすると「一人」はポンプの何Ｗに なるか？ この答えは、自分で計算して出してくれ。 「ジュール熱」については、「電気の基本」より「熱の基本」の話になりそうだから、また別な機会にしよう。 ◆ 電力量 「電気の力」を「どのくらいの時間」、例えば「８００ワットのオーブン」を「２時間」使えば、電気エネルギーの量 （電力量）はどれだけか。 電力量は、電力「Ｗ」と時間「ｈ」を掛け合わせて、「Ｗｈ」（ワット・アワー）で表す。 「８００ワットのオーブン」を「２時間」の場合は８００×２＝１６００で、「１．６ｋＷｈ」になる。 毎月、家庭へ電力会社から届く「使用電力量」の数字はこういうことを意味する。 |
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A10
| ＬＥＤの使い方（ＬＥＤ点灯回路） | |||||||||||||
| 電子部品の「ＬＥＤ」は米粒より小さなもの。 今では「青色」も普通になり、虹の色も白色も使える。
ＬＥＤは、豆電球のように電池に直接つないではいけない。 電圧次第ではあっと言う間に壊れる。 しかし「ＬＥＤ電球」は別だ。（「ＬＥＤ電球」の中には、電子部品の「ＬＥＤ」とその点灯回路が入っていてる。） ここでは基本的なＬＥＤ点灯回路の二つを紹介しすることにしよう。 【抵抗を使用する場合】 |
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| 左の回路のようにＬＥＤはダイオードであるから、基本的に
直流で一方向に電流を流して点灯（発光）させる。 ＬＥＤも普通のダイオードと一緒で、ある電流 Ｉ が流れた ときは「順電圧」ＶＬが発生する。 この「順電圧」より高い電圧の電源に直接接続したときは、 大きな電流が流れて、「プチ！」か「パン！」だ・・・多分・・ 鼻が利く人であれば「香り」も楽しめることだろう。 そうならないように、抵抗を入れて電流を制限する。 抵抗の電圧を計算 ＶＲ ＝ Ｅ − ＶＬ 抵抗値を計算 Ｒ ＝ ＶＲ ／ Ｉ 例えば、電源とＬＥＤの特性が次のようであったとする。 電源電圧：Ｅ＝２４Ｖ ＬＥＤ電圧：ＶＬ＝２Ｖ ＬＥＤ電流： Ｉ ＝１０ｍＡ（0.01Ａ） （実際に自分でＬＥＤを使うときは特性を調べて計算する。） |
 ［図３４］ ＶＬを順電圧、順方向電圧、定格電圧ともいう。 Ｉ を順電流、順方向電流、定格電流ともいう。  これもＬＥＤの記号。 |
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抵抗：Ｒ＝（２４−２）／０．０１＝２２００ つまり、抵抗値が２．２ＫΩのものを使えば良い。 忘れてならないのは、抵抗からの発熱で煙りが出ないか、ということだ。 火事にならないよう電力の計算もしておこう。 電力Ｐ＝Ｅ・Ｉ だから、２２Ｖ×１０ｍＡで２２０ｍＷ（０．２２Ｗ）だ。 抵抗の許容電力で、長時間の点灯だと０．２５Ｗ型はぎりぎり、余裕のある０．５Ｗ型の方がいいだろう。
【定電流ダイオードを使用する場合】 |
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| 電流を制限するものに「定電流ダイオード」という便利な物があ
るから、ここでも扱ってみる。
電流は定電流ダイオード（CRD）の特性で決まる。 これのいいところは、電源電圧が変動しても電流が変化せず、 LEDの明るさが変化しないことだ。 LEDの電流特性と、CRDの電流特性が合えば図のように直列接 続するだけでいい。
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A11
| 回路図の書き方 | ||
| 回路図は左から右へ、上から下へと電気信号が流れるように書くのが原則。（左上から右下へ）
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 ［図３７］ |
だけど、うまくいかないときもある。
その時は、臨機応変に・・・・でいいだろう。 「分かり易く書け」ということ。 |
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A12
| ヒューズ、温度ヒューズ、ブレーカー、ノーヒューズ・ブレーカー
サーキット・プロテクター、サーマル・リレー |
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| 電気回路に設計以上の電流が流れて、回路の損傷、また火災にならないようにしなければならない。 | |||
| ◆ ヒューズ
ヒューズは過電流で溶断し電流を遮断する。 再び電流を流そうとするときは、切れたヒューズを新品に交換しなければ ならない。 家庭で使う電気１００Ｖには、昔から「ヒューズ」が使われてきた。 今でも 古い家屋にあるし、まだ工場などの２００Ｖでは多く使われている。 大きなヒューズには様々な形がある。 電気機器などの中には「ガラス管ヒューズ」が使用してある。 一般によく見るのは、長さ３０ｍｍ直径６ｍｍと長さ２０ｍｍ直径５ｍｍのもの。 |
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| ◆ 温度ヒューズ
ある温度になると切れるヒューズ。 熱を出す電気器具の中に入っている。 家電製品でいうと、電気こたつ、ヒーター、ドライヤー、電気ポット、電気炊 飯器などなど・・・ 形状には様々ある。 |
 ［図３８-２］ |
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| ◆ ブレーカー （ブレーカ）
ヒューズと違い、過電流でスイッチが切れる構造だから、再び電流を 流そうとするときには、切れたスイッチを入れるだけでよい。 今は家庭の配電盤にはブレーカーが使用してある。 ブレーカーの形状には様々ある。 ◆ 漏電ブレーカー （漏電ブレーカ） 過電流で切れるブレーカーに、「漏電」を検知して切れる機能が 追加されたもの。
◆ サーキット・ブレーカー （サーキット・ブレーカ） 日本語に直訳で「回路遮断器」になろうか・・・ 働きは、上のブレーカと同じ。 ◆ ノーヒューズ・ブレーカー （ノーヒューズ・ブレーカ） 頭文字をとって「ＮＦＢ」と略す。 名前から「ヒューズ」は使用してない、ということがわかる。 つまり上の「ブレーカー」と同じもの。 |
 ［図３８-３］ |
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| ◆ サーキット・プロテクター （サーキット・プロテクタ）
名前から分かるとおり「回路を保護」する物だ。 そうすると、「ヒューズ」「ブレーカ」なども含まれてしまうのだが・・・ 一般のブレーカーより小電流で高速で遮断できる。 ブレーカー、サーキット・プロテクタには、過電流などで電路（電気回路） が切れたときに、そのことを外部に知らせる「補助接点」が付いたものがある。 「補助接点」は、「１ａ１ｂ」または「１ｃ」のどちらかがある。 |
 ［図３８-４］ |
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| ◆ サーマル・リレー
名前で「熱を伝える」となる。 内部を見ると、入力と出力の間にはヒータがある。 電流が流れるとヒータが熱くなり、その熱でバイメタルがスイッチを切り替え て外部に伝える。 つまり、電流値を熱で検知しそれを外部に伝えるだけ。 遮断は外部の電磁開閉器などで行う。 遮断する電流の調整ができる。 主にモーターの保護用。 工場などの交流３相電源で動くモーターは、過電流保護だけでは保護で きない。 ３相電源は３本の電線で電気を伝えるが、モーター回転中に その内１本だけが切れた場合の保護が必要になる。（そのままモーターを 回し続けると高熱が出る。やがてモーターから異臭と煙が出て、モーター は死ぬ。） それを防ぐ「欠相保護付き」がある。 この機能はモーター用ブレーカにもあるものがある。 |
 ［図３９］ |
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A13
| バッテリー（電池）の容量 |
| 「バッテリー（電池）がどれだけ持つか？」
大きさが小さい割りに長く使えるバッテリー（電池）は性能が良い。 どれだけの電気を蓄えているか、電気の「量」の表し方とその意味をちょっと勉強しよう。 |
| 充電して使う充電池、車のなどバッテリーには「Ａｈ（アンペア・アワー）」と書いてある。
どれだけの量（Ａ）をどれだけの時間（ｈ）、流すことが出来るかを表す。 例えば、１００％充電してある、１．２Ｖの単三型充電池に「２５００ｍＡｈ」と書いてあるとする。 それを５００ｍＡ（０．５Ａ）で使えば、５時間使用できる。 ２倍の１Ａ流して使うと、半分の２時間半で終わる。 車の１２Ｖのバッテリー容量は大きい。 ６０Ａｈであれば１Ａで６０時間、４Ａ流しても１５時間、１０Ａでも６時間も使える。 トラックなど大型車になると２４Ｖのバッテリーだ。 これでも、上の１２Ｖのバッテリーと同じく６０Ａｈであれば１Ａ流して６０時間、４Ａ流して１５時間ということは同じだ。 しかし、蓄電した電気エネルギー量（電力量）は「Ａｈ」ではなく、電圧「Ｖ」も計算に入れ「ＶＡｈ」でなければならない。 ＶＡｈ＝Ｗｈ |
A14
| 倍電圧整流回路 | ||
| 交流を直流にするにはダイオードを使う。 交流電圧の１．４倍の直流電圧が得られる。（ルート２倍）
下の図はその事を表した回路図で、出力にコンデンサを接続して出力電圧が安定するようにしてある。 |
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| ← 交流の半分だけを直流にする「半波整流回路」
［図４０-１］ |
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| ← 交流の上下半分ずつ直流にして、直列にして出力する「倍電圧整流回路」
２倍の電圧が得られる。 （この回路はコンデンサが無いと動作しない。） ［図４０-２］ |
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A15
| アナログとデジタル （アナログ信号とデジタル信号） | |
| よく聞かれる質問に「アナログ信号とデジタル信号の違いは？」がある。
アナログは、状態がなめらか（徐々）に変化するもの。 デジタルは、状態が一瞬に変化するもの。 信号の違いでいうと、下の図のようになる。 |
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信号レベル
 時間［図４１］ 【アナログ信号】 |
交流も規則正しいアナログ信号だと言える。 |
信号レベル
 時間［図４２-1］ 【デジタル信号】 |
信号レベル
 時間［図４２-2］ 【デジタル信号】 |
| デジタル信号は一瞬に状態が変化するので、下のように書くのが良いかもしれない。 | |
信号レベル
 時間［図４３-1］ 【デジタル信号】 |
信号レベル
 時間［図４３-2］ 【デジタル信号】 |
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| ここでデジタル信号について考えてみよう。
デジタル信号は本当に一瞬にしてレベルが変化しているのか。 一見して、そう見えるだけで実はアナログ信号だ。 単に、レベルの変化が段階になっているだけ。 デジタルICの入出力でも、立上り時間や立下り時間という時間が数ナノ秒（nS）かかる。 例えば、立上り時間10nSの電圧が0.5Vから4.5Vに直線的変化する途中の5nS時点では2.5Vだ。 つまり、どんな信号もフツーのアナログ信号と見ることができる。 |
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A16
| 半導体 （導体、半導体、絶縁体） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ここで取り上げる「導体」は、電気を通す「電導体」のことだ。
絶縁体（不導体）は電気を通さないもので、半導体は、「導体」と「絶縁体（不導体）」の中間のもの。 「半導体」は下の物理の元素周期表でいうと、７種類（B・C・Si・P・Ge・Se・Te）である。
もう一つの「半導体」は、「ダイオード」・「トランジスタ」等の「電気電子部品」の事をいう。 （元素周期表の半導体７種類の内数種と他の元素を少量含む合金及び複合体の製品。） |
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| 主な半導体製品の名称 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 整流ダイオード
発光ダイオード（LED） 定電圧ダイオード（ツェナーダイオード） 定電流ダイオード（CRD） 可変容量ダイオード（バリキャップダイオード） PINダイオード エサキダイオード トリガーダイオード（ダイアック） サイリスタ トライアック（双方向サイリスタ） バリスタ トランジスタ フォトトランジスタ 電界効果トランジスタ（FET） Ｃds （光センサー） ロジックIC （デジタルIC） オペアンプ （アナログIC） フォトカプラ フォトリレー フォトMOSリレー ソリッドステートリレー（SSR） |
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