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用語集 › 無線工学 › 半導体

ダイオード（整流・検波・ツェナー） だいおーど

4アマ 3アマ 三陸特 二陸特 一陸技

PN 接合 1 つからなる 2 端子の半導体素子。順方向にだけ電流を通す整流作用をもち、電源の整流や AM の検波に使う。逆方向の降伏を使うツェナー、容量が変わるバラクタ、光るLED、光を受けるホトダイオードなど種類がある。

試験ではここ

2陸特の問14で「定電圧回路に用いるダイオード」（ツェナーダイオード）、「マイクロ波の発振が可能なダイオード」（ガンダイオード）。3アマ・4アマで「逆方向電圧である電圧で急に大電流が流れ電圧が一定になる」（ツェナー）、「電圧で静電容量が変化」（バラクタ）、図記号、全波整流回路の名称と a 点の極性（正）。

ダイオードは電気の一方通行弁です。P 側（アノード）に＋をかけると流れ、逆には流れません。この単純な性質で、交流を直流に直す（整流）、電波から音声を取り出す（検波）ができます。さらに逆方向の性質を工夫したものや、光と電気を変換するものなど、名前のついた仲間がたくさんあります。

ダイオードの電圧電流特性
順方向は約 0.6〔V〕から急に流れる。逆方向は降伏電圧まで流れず、そこで急に流れる

図記号の三角は電流の流れる向き（アノードからカソード）を指し、棒のある側がカソードです。順方向ではシリコンで約 0.6〜0.7〔V〕を超えると急に電流が流れ、逆方向ではごくわずかな漏れ電流しか流れません。ただし逆方向電圧をどんどん上げると、ある電圧（降伏電圧）で急に大電流が流れます。普通のダイオードではこれは壊れる条件ですが、わざと使うのがツェナーダイオードです。

名前のついたダイオードは「何を利用するか」で覚える

ダイオードの図記号
ダイオードの図記号。ツェナーはカソードの棒が折れ、バラクタはコンデンサ記号つき

種類と使いみち

典型問題の解き方（定電圧回路に使うダイオード）

4アマ CBT例題 No.2 問23。シリコン接合ダイオードに加える［Ａ］を増していくと、ある電圧で急に大電流が流れる。この特性を利用するのは［Ｂ］

  1. 「ある電圧で急に」は降伏 順方向は約 0.6〔V〕からなだらかに増えるだけ。急に大電流が流れるのは逆方向の降伏なので Ａ＝逆方向電圧
  2. 降伏後は電圧が一定 電流が変わっても両端の電圧がほぼ変わらない。これを定電圧に使うので Ｂ＝定電圧（ツェナー）ダイオード
  3. 答え Ａ：逆方向電圧、Ｂ：定電圧ダイオード
  4. 誤りの肢 バラクタは同じ逆方向電圧でも「容量が変わる」性質を使う素子。降伏ではない

整流回路：半波と全波、出力の極性

全波整流回路（中点タップ）
中点タップ付き変圧器と 2 本のダイオードの全波整流回路。カソードが集まる a 点が正

4アマ CBT例題 No.1 問23。整流回路の名称と a 点の極性

  1. ダイオードの本数と変圧器を見る 中点タップ付き変圧器に 2 本なら、正負両方の半周期で交互に導通する全波整流回路。1 本だけなら半波整流
  2. 極性は三角の向き 電流は三角の向きに流れる。2 本のカソード（棒側）が a 点に集まっているので、電流は a 点から負荷へ流れ出す。a 点は正
  3. 答え 名称：全波整流回路、a 点の極性：正。ダイオードを逆向きにつなげば負になる
  4. リプル周波数 全波整流は 1 周期に山が 2 回なので、50〔Hz〕の入力でリプルは 100〔Hz〕。半波なら 50〔Hz〕のまま（3アマ オリジナル No.1 問26）
半波整流と全波整流
半波はリプル 50〔Hz〕、全波は 100〔Hz〕

整流回路の出力はまだ脈流なので、コンデンサとチョークコイルの平滑回路でならして直流にします。この流れは整流と平滑で、ツェナーダイオードで出力を一定に保つ回路は定電圧回路で扱います。AM 波の包絡線をダイオードで取り出す直線検波は検波です。

ひっかけ

ツェナーもバラクタも「逆方向電圧」で使う点は同じで、違いは利用する性質です。ツェナーは降伏で電圧一定、バラクタは空乏層の幅で容量が変わる。発光ダイオードは順方向で光り、ホトダイオードは光で電流が流れる、と向きも覚えてください。マイクロ波の発振はガンダイオードで、ツェナーや LED は発振しません。

上部の看板「逆方向で使うツェナーとバラクタ、何が違う
逆方向で使うツェナーとバラクタ、何が違うか

この用語を押さえる問題

二陸特 ・ 日本無線協会 令和元年10月期 無線工学 問14

次のダイオードのうち、一般に定電圧回路に用いられるのはどれか。

正答: ツェナーダイオード

ツェナーダイオードは逆方向に一定以上の電圧を加えると降伏して電流が急増し、両端の電圧がほぼ一定に保たれます。この性質を利用して定電圧回路や基準電圧源に用いられます。

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4アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.2 問23

次の記述の［ ］内に入れるべき字句の組合せで、正しいのはどれか。 シリコン接合ダイオードに加える［Ａ］を次第に増加していくと、ある電圧で急に大電流が流れるようになる。このような特性を利用するダイオードを［Ｂ］という。

正答: Ａ：逆方向電圧　Ｂ：定電圧ダイオード

シリコン接合ダイオードに逆方向電圧を加えて増していくと、降伏電圧（ツェナー電圧）に達したところで急に大電流が流れ、その後は電流が変わっても電圧がほぼ一定に保たれる。この特性を利用して基準電圧を得るのが定電圧（ツェナー）ダイオードである。

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3アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.1 問18

次の記述の［ ］内に入れるべき字句の組合せで、正しいのはどれか。 (１) 加える電圧により、静電容量が変化することを利用するものは、［Ａ］である。 (２) 逆方向電圧を加えると、ある電圧で電流が急激に流れ、電圧がほぼ一定となることを利用するものは、［Ｂ］ダイオードであり、図...

正答: Ａ：バラクタダイオード　Ｂ：ツェナー　Ｃ：図2

逆電圧で空乏層の厚さが変わり静電容量が変化するのがバラクタ（可変容量）ダイオード。逆方向の降伏電圧で電圧が一定になるのがツェナー（定電圧）ダイオードで、カソード側の棒が折れ曲がった図2が図記号である。

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4アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.1 問23

図に示す整流回路において、この名称と出力側 a 点の電圧の極性との組合せで、正しいのはどれか。

正答: 名称：全波整流回路　a 点の極性：正

中点タップ付き変圧器の両端に D1、D2 を接続した回路は、交流の正負どちらの半サイクルでも一方のダイオードが導通して負荷に同じ向きの電流を流す全波整流回路である。両ダイオードはアノードが変圧器側、カソードが a 点側なので、電流は a 点から R を通って中点タップへ流れ、a 点の極性は正になる。

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問われた問題 27

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