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発光ダイオード(LED) はっこうだいおーど

4アマ 3アマ 三陸特 二陸特

電流を順方向に流すと光るダイオード。電源ランプや送信中の表示に使う。足の長い方がアノード(+)。そのままつなぐと電流が流れすぎるので、抵抗を直列に入れて電流を決める。

試験ではここ

2陸特の「マイクロ波の発振が可能なダイオード」(ガンダイオード)、「定電圧回路に用いるダイオード」(ツェナーダイオード)で、発光ダイオードは誤りの肢として並ぶ。図記号は外向きの矢印 2 本(内向きはホトダイオード)。

LED は光るダイオードです。ふつうのダイオードと同じく一方通行で、アノード(+)からカソード(−)へ電流が流れたときだけ光ります。電球より少ない電流で光り、長持ちします。

足の長い方がアノード、短い方と縁の平らな側がカソードである LED の見た目と、ダイオードの記号に外向きの矢印 2 本を付けた図記号、内向き矢印のホトダイオードの記号を並べた図
見た目と図記号。光が出るので矢印は外向き

LED の約束ごと

  • 向き 足の長い方がアノード(+)。逆につなぐと光らない
  • 順方向電圧 V_F 赤・黄は約 2〔V〕、青・白は約 3〔V〕。この電圧を超えると急に電流が流れる
  • 電流 表示用は数〔mA〕〜20〔mA〕程度。流しすぎると壊れる
  • 逆電圧 逆方向の電圧に弱い(数〔V〕で壊れるものがある)
電流制限抵抗
R = \dfrac{V - V_F}{I_F}

V は電源電圧〔V〕、V_F は LED の順方向電圧〔V〕、I_F は流したい電流〔A〕

5V の電源から 300Ω の抵抗と赤い LED を直列につないだ回路で、抵抗に 3V、LED に 2V がかかり 10mA 流れることを示した図
抵抗が電圧の残りを受け持ち、電流を 10〔mA〕に決める

数値例です。5〔V〕の電源で赤い LED(V_F=2〔V〕)に 10〔mA〕流すなら、R=(5−2)/0.01=300〔Ω〕です。13.8〔V〕の無線機の電源なら (13.8−2)/0.01=1,180〔Ω〕で、近い 1.2〔kΩ〕を使います。

典型問題の解き方(ダイオードの種類)

2陸特 令和元年10月期 問14。「一般に定電圧回路に用いられるダイオード」

  1. 光るもの 発光ダイオード。表示用で、電圧を一定にする働きはない
  2. 光を受けるもの ホトダイオード。光を電流に変える
  3. 容量が変わるもの バラクタダイオード。同調や FM の変調に使う
  4. 答え ツェナーダイオード。逆方向の降伏で電圧をほぼ一定に保つ
ひっかけ

図記号の矢印の向きで見分けます。外向き(光が出る)なら発光ダイオード、内向き(光が入る)ならホトダイオードです。LED を抵抗なしで電池に直結すると、電流が流れすぎて一瞬で壊れることがあります。

先生の挿絵。LEDを電池に直接つなごうとする受験生
LED には抵抗を直列に入れる

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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二陸特 ・ 日本無線協会 令和元年6月期 無線工学 問14

次のダイオードのうち、マイクロ波の発振が可能なものはどれか。

正答: ガンダイオード

ガンダイオードは GaAs(ガリウムヒ素)などの化合物半導体に高い電界を加えると電流が振動するガン効果を利用した素子で、マイクロ波帯の発振に用いられます。簡易なマイクロ波発振器やドップラーセンサなどに使われます。

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問われた問題 2

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