普通の整流用ダイオードとFRD 追加 [電子工作実験]
写真を撮り直しました。
上は普通の整流用ダイオード
これはFRDです。
これは、普通の整流用ダイオードにセラミックコンデンサを並列につけたのですが・・・・
本来セラミックコンデンサをつけるのはノイズ対策のはずですが、角のような跳ね返りが追加されている。
やはり、ノイズを気にするのであれば、FRDなのでしょうね。と言って、その違いが本当にわかるのかどうか。
それより何か周期的なノイズが乗っているような・・・・。オシロ内部と言うこともあり得るが。
上は普通の整流用ダイオード
これはFRDです。
これは、普通の整流用ダイオードにセラミックコンデンサを並列につけたのですが・・・・
本来セラミックコンデンサをつけるのはノイズ対策のはずですが、角のような跳ね返りが追加されている。
やはり、ノイズを気にするのであれば、FRDなのでしょうね。と言って、その違いが本当にわかるのかどうか。
それより何か周期的なノイズが乗っているような・・・・。オシロ内部と言うこともあり得るが。
普通の整流用ダイオードとFRD [電子工作実験]
FRDとは「ファースト・リカバリ・ダイオード」の略であることはある程度心得のある人ならご存じのはず。
通常の整流用ダイオードは交流のプラスからマイナスへの切り替わり時に一瞬逆方向に流れる。
FRDは、切り替わり時の回復が早いので、逆方向への流れが少なくてすむ、らしい。
通常は気にすることはないが、オーディオアンプなどはノイズの原因になるので、古いアンプにはダイオードと並列でセラミックコンデンサがつけてある。
参考書ではその波形を見たことがあるが、実際見たことはない。手元にアナログ式の20MHzオシロがあるので実験してみた。
交流は100Vそのままでは危険なので、要らなくなった、トランス式の電源アダプタ（DC6V 1.5A）を開腹して、約6Vの交流にダイオード、負荷に10オーム( 0.6Aくらい流れるか)の抵抗をつないだ。
上が普通の整流用ダイオード、幾つかやってみたが同じようなもの。下向きにひげが出ています。
こちらがFRD、ひげはありません。
いずれ別のオシロでもやってみるつもりです。
また、セラコンの効果やフェライトビーズではどうなるかもやってみよう。
追加
400MHz アナログオシロです。これはどちらのダイオードかわかりますよね。
デジタルならもっと、びしっと決まるのかな。
通常の整流用ダイオードは交流のプラスからマイナスへの切り替わり時に一瞬逆方向に流れる。
FRDは、切り替わり時の回復が早いので、逆方向への流れが少なくてすむ、らしい。
通常は気にすることはないが、オーディオアンプなどはノイズの原因になるので、古いアンプにはダイオードと並列でセラミックコンデンサがつけてある。
参考書ではその波形を見たことがあるが、実際見たことはない。手元にアナログ式の20MHzオシロがあるので実験してみた。
交流は100Vそのままでは危険なので、要らなくなった、トランス式の電源アダプタ（DC6V 1.5A）を開腹して、約6Vの交流にダイオード、負荷に10オーム( 0.6Aくらい流れるか)の抵抗をつないだ。
上が普通の整流用ダイオード、幾つかやってみたが同じようなもの。下向きにひげが出ています。
こちらがFRD、ひげはありません。
いずれ別のオシロでもやってみるつもりです。
また、セラコンの効果やフェライトビーズではどうなるかもやってみよう。
追加
400MHz アナログオシロです。これはどちらのダイオードかわかりますよね。
デジタルならもっと、びしっと決まるのかな。
しつこくしつこく ダイオードのVf 覚え書き [電子工作実験]
ようやくER502(逆耐圧200V)が手に入った。
KENWOOD PAR18-5 を3Aの定電流に設定し、ダイオードと0.1オームの抵抗を直列につなぐ。
ダイオードには並列に、HIOKI DT4282 をつなぎ、電圧を測定できるようにする。
PAR18-5 の OUTPUT を ON にした直後にDT4282 が表示した電圧を読み取る作戦。
次にしばらくそのまま流しておき、温度が上昇し、電圧が安定したと思われるときの電圧を読み取る。
ただし、30D2とER504は取り外し品なので、足が短い。さらに、30D2は30年以上前の製造。
エントリーは、30D2、31DF2、31DF4、ER504、ER502。30D2以外はFRDです。
結果 実験１ 実験２
30D2、 0.87V 0.73V
31DF2、 0.85V 0.70V
31DF4、 1.0V 0.82V
ER504、0.96V 0.77V
ER502､ 0.85V 0.71V
逆耐圧が400Vのものより200VのものがVfが低いという傾向は出ているようです。
内部構造が違うのでしょうか。
実験2では、放射温度計で温度を測定したのですが、正確とは思えないので出さないことにします。
また、今回は直流で実験しましたが、実際使うのは交流なので、そのまま当てはまるかどうかはわかりません。
で、結局、PIONEER M-22 の整流には、ER504を使うと言っていましたが、大量に買った、ER502の足に放熱板をハンダ付けして使うことにします。
M-22は、まだそのままでした。
KENWOOD PAR18-5 を3Aの定電流に設定し、ダイオードと0.1オームの抵抗を直列につなぐ。
ダイオードには並列に、HIOKI DT4282 をつなぎ、電圧を測定できるようにする。
PAR18-5 の OUTPUT を ON にした直後にDT4282 が表示した電圧を読み取る作戦。
次にしばらくそのまま流しておき、温度が上昇し、電圧が安定したと思われるときの電圧を読み取る。
ただし、30D2とER504は取り外し品なので、足が短い。さらに、30D2は30年以上前の製造。
エントリーは、30D2、31DF2、31DF4、ER504、ER502。30D2以外はFRDです。
結果 実験１ 実験２
30D2、 0.87V 0.73V
31DF2、 0.85V 0.70V
31DF4、 1.0V 0.82V
ER504、0.96V 0.77V
ER502､ 0.85V 0.71V
逆耐圧が400Vのものより200VのものがVfが低いという傾向は出ているようです。
内部構造が違うのでしょうか。
実験2では、放射温度計で温度を測定したのですが、正確とは思えないので出さないことにします。
また、今回は直流で実験しましたが、実際使うのは交流なので、そのまま当てはまるかどうかはわかりません。
で、結局、PIONEER M-22 の整流には、ER504を使うと言っていましたが、大量に買った、ER502の足に放熱板をハンダ付けして使うことにします。
M-22は、まだそのままでした。
しつこく ダイオードのVf 覚え書き [電子工作実験]
某参考書にダイオードに直接Vf付近の電圧をかけると何アンペアの電流が流れるか、と言う問題があった。
参考として示してあるグラフから値を読み取ると言うもの。
で、実際にやってみた。
ダイオードを定電圧電源装置（アノードを＋に、カソードをGNDに）につなぎ、0.6V付近から0.01V単位であげていった。
初めのうちは良かったが、電流が100mAを超える辺りから怪しくなってきた。
電流値を読み取ろうとしている最中にどんどん電流が増えていく。
0.81Vかけたとき、電流の初期値が1.03Aだったのが、２～３分放っておくと、2Aのリミッタが作動してしまった。
はじめはなぜかわからなかったが、ふと気がついた。発熱だ。
温度が上昇すると、Vfが下がるとのことだが、この実験は定電圧電源につながっているのでVfは下がらない。印加電圧と言うべきか。
その場合は、電流が増加するのですね。それも、ぐんぐんと。
この現象を捉えていたわけです。
一つの事柄を違う側面で見ることも必要ですね。
参考として示してあるグラフから値を読み取ると言うもの。
で、実際にやってみた。
ダイオードを定電圧電源装置（アノードを＋に、カソードをGNDに）につなぎ、0.6V付近から0.01V単位であげていった。
初めのうちは良かったが、電流が100mAを超える辺りから怪しくなってきた。
電流値を読み取ろうとしている最中にどんどん電流が増えていく。
0.81Vかけたとき、電流の初期値が1.03Aだったのが、２～３分放っておくと、2Aのリミッタが作動してしまった。
はじめはなぜかわからなかったが、ふと気がついた。発熱だ。
温度が上昇すると、Vfが下がるとのことだが、この実験は定電圧電源につながっているのでVfは下がらない。印加電圧と言うべきか。
その場合は、電流が増加するのですね。それも、ぐんぐんと。
この現象を捉えていたわけです。
一つの事柄を違う側面で見ることも必要ですね。
再び ダイオードのVf 覚え書き [電子工作実験]
シリコンダイオードのVfは温度が上がれば下がる負の特性とのことだが、シリコンカーバイト(SiC)のショットキーダイオードは正の特性とのこと。
事実、秋月で取り扱っているＳＣＳ１０６ＡＧＣのデータシートを見れば、温度25度で1.5V、175度で1.82Vになっています。SiCのMOSFETは小さな放熱板でよいと聞いたのですが、ダイオードは要注意ですね。
また、FRDの31DF2と31DF4を比べてみれば、Vfは0.98Vと1.25Vと言うように31DF4が高くなっています。
どうやら、Vfは逆電圧に比例するようだ。大は小を兼ねないと言うことか。
事実、秋月で取り扱っているＳＣＳ１０６ＡＧＣのデータシートを見れば、温度25度で1.5V、175度で1.82Vになっています。SiCのMOSFETは小さな放熱板でよいと聞いたのですが、ダイオードは要注意ですね。
また、FRDの31DF2と31DF4を比べてみれば、Vfは0.98Vと1.25Vと言うように31DF4が高くなっています。
どうやら、Vfは逆電圧に比例するようだ。大は小を兼ねないと言うことか。
ダイオードのVf 覚え書き [電子工作実験]
一般整流用ダイオード 30D2 でVf が 1.02Vであったとき、
そのままダイオードをＳｉＣショットキーバリアダイオード SCS106AGC に交換したら、
Vf が 1.21V になった。そのときの電流は、 1.6Aくらいであまり変わりがなかったので、
発熱は2割増し位なのかなあ。
そのままダイオードをＳｉＣショットキーバリアダイオード SCS106AGC に交換したら、
Vf が 1.21V になった。そのときの電流は、 1.6Aくらいであまり変わりがなかったので、
発熱は2割増し位なのかなあ。
ダイオードの発熱 [電子工作実験]
pioneerパワーアンプM-22の整流ダイオードが発熱するのでいろいろ変えてみた。
オリジナルは、30D2。これをFRDのER504、SiCのSCS106AGでためしたところ、ER504で100度近く、SCS106AGに至っては、110度を超えました。
で、実際に確認してみることにした。
写真は、左から、30ED2 ER504 クールスタッフをつけたER504 SCS106AGです。
実験用電源は、ケンウッド PAR18-5です。
電流は、日置DT4282、温度は、METEX M-6000Hです。ただ、温度は、センサーであるＫ型熱電対の接し方が微妙に違うので、このような傾向と見てください。
で、
30D2に3A流したときは87度でした。
ER504に3A流すと、94度でした。
ところが、SCS106AGでは、2.5A流した時点で112度まであがり、熱電対を止めていたプラスチックが溶けかけていました。
ダイオードの発熱は、電流×Vfだそうです。
データシートはともかく、1A程度流したときのVfは、30D2 0.80V、 ER504 0.78V 、 SCS106Ag 1.10VとSCS106AGが高く出ました。
これがSCS106AGの発熱の高さでしょう。
あくまで予測ですが、30D2とER504との差は、固体の大きさがややER504の方が小さいためではないでしょうか。データシートでは、ER504のVfがやや高い目です。高温時のVfを計っておけば良かったと思います。
クールスタッフをつけたER504ですが、3A流したとき、75度、3.5Aで84度でした。
雑音のことを考えると、FRDやSBDが良いのですが、SBDは耐圧が低いうえ、逆流も多いという欠点もあります。それを解決したのが、SiCのSBDと理解していたのですが、Vfが高いという欠点があったようです。
某メーカーの説明で見たのですが、SiCのSBDfは数百Vの領域で使うことを推奨しており、それ以下はFRDを推奨していました。なんだか納得。
今回、M-22には、ER504にクールスタッフを貼り付けて使うことにします。
忘れてました。写真のメタルクラッド抵抗は、測定時にダイオードと直列に入れていましたが、これも80度くらいになります。うっかり触らないように。やけどします。
この手の実験は、自己責任で。
追記
参考書によると、ダイオードは、電流が増加するほどVfは高くなりますが、温度が高いほどVfは低くなります。
なので、電流が多いほど発熱しますが、暴走することは無いのでしょうね。
とはいえ、温度が高いと壊れますし、他の部品にも悪影響です。
どの程度で使うかは、結局経験なのでしょうか。
トランジスタの基礎的実験１ [電子工作実験]
まあ、こんなことは滅多にしないと思います。
プログラマブルDCジェネレータのTR6142とCVCC電源のPW18-2が手に入ったのでやってみました。
もっとも、中古ですが。まあ、それなりに動いているみたいです。
トランジスタの2SC1815のベース電圧とコレクタ電流の相関関係です。
実験は、トランジスタのみで、抵抗は使っていません。まあ、電源装置の内部抵抗は無視ですが。
2SC1815は、コレクタに150mA流せますが、コレクタ損失が400mWとなっています。
コレクタ－エミッタ間電圧を5Vにするつもりなので、150mA流せると言っても、
80mA以下で実験することにしました。
エミッタ電圧は、0.55Vから0.76Vまで変化させました。
0.55Vの時は、0.0mAでしたが、
0.56Vで0.01mAと流れ始めました。
0.66Vで0.90mAだったのが、
0.67Vで1.34mAと1mAを超えました。
このあたりから、0.01V刻みで、
1.98mA、2.95mA、4.33mA、6.33mA、11.2mA、16.5mA、23.9mA、33.5mA、45mA
とぐんぐん増加していきます。これ以上は、80mAを超えそうなので止めました。
ここから先は、急上昇するのでしょうね。破壊に向けてまっしぐら。データシート通りです。
ただ、0.68V、1.98mAあたりから電流の変化が不安定になってきました。
それは、ゆっくりとですが、見ているうちに電流が上昇していきます。
0.71Vの時は6.33mAと記録していますが、放っておくと、8.2mAまで上昇しました。
トランジスタを指で触ると電流は下がります。
電流による発熱でトランジスタの温度が上昇し、それに伴い、電流も上昇するのでしょう。
つまり、このあたりは、増幅率は大きいものの、温度による電流変化も大きいと言うことでしょうか。
さて、つぎに、ベース電圧を0.65Vに固定し、コレクタ－エミッタ間電圧を変化させます。
結果からですが、0.16Vの時0.60mAで、18Vで0.73mAでした。
物の本によると、これを定電流特性と言っていますので、ほとんど変化がないと読むべきなのでしょう。
仮に、コレクタに1kオームの抵抗がつながっていたとして、
この電流の変化による電圧の変化は、0.13Vにすぎません。
きっと、それ以外の要因（たとえば温度とか）による変化の方が大きいのでしょう。
まとめ
BE電圧が0.6V手前からコレクタ電流が流れ始め、0.7V手前から上昇カーブが急になり、
0.7V後半でコレクタ電流はトランジスタの破壊領域に入る。
つまり、BE電圧は、0.65V前後で使えと言うことか。
コレクタ電流は、温度上昇とともに上昇する。
BE電圧を一定とした場合、コレクタ電流は、CE電圧にかかわらず、ほぼ一定になる。
コレクタ電流は、定電流特性を示すということか。
プログラマブルDCジェネレータのTR6142とCVCC電源のPW18-2が手に入ったのでやってみました。
もっとも、中古ですが。まあ、それなりに動いているみたいです。
トランジスタの2SC1815のベース電圧とコレクタ電流の相関関係です。
実験は、トランジスタのみで、抵抗は使っていません。まあ、電源装置の内部抵抗は無視ですが。
2SC1815は、コレクタに150mA流せますが、コレクタ損失が400mWとなっています。
コレクタ－エミッタ間電圧を5Vにするつもりなので、150mA流せると言っても、
80mA以下で実験することにしました。
エミッタ電圧は、0.55Vから0.76Vまで変化させました。
0.55Vの時は、0.0mAでしたが、
0.56Vで0.01mAと流れ始めました。
0.66Vで0.90mAだったのが、
0.67Vで1.34mAと1mAを超えました。
このあたりから、0.01V刻みで、
1.98mA、2.95mA、4.33mA、6.33mA、11.2mA、16.5mA、23.9mA、33.5mA、45mA
とぐんぐん増加していきます。これ以上は、80mAを超えそうなので止めました。
ここから先は、急上昇するのでしょうね。破壊に向けてまっしぐら。データシート通りです。
ただ、0.68V、1.98mAあたりから電流の変化が不安定になってきました。
それは、ゆっくりとですが、見ているうちに電流が上昇していきます。
0.71Vの時は6.33mAと記録していますが、放っておくと、8.2mAまで上昇しました。
トランジスタを指で触ると電流は下がります。
電流による発熱でトランジスタの温度が上昇し、それに伴い、電流も上昇するのでしょう。
つまり、このあたりは、増幅率は大きいものの、温度による電流変化も大きいと言うことでしょうか。
さて、つぎに、ベース電圧を0.65Vに固定し、コレクタ－エミッタ間電圧を変化させます。
結果からですが、0.16Vの時0.60mAで、18Vで0.73mAでした。
物の本によると、これを定電流特性と言っていますので、ほとんど変化がないと読むべきなのでしょう。
仮に、コレクタに1kオームの抵抗がつながっていたとして、
この電流の変化による電圧の変化は、0.13Vにすぎません。
きっと、それ以外の要因（たとえば温度とか）による変化の方が大きいのでしょう。
まとめ
BE電圧が0.6V手前からコレクタ電流が流れ始め、0.7V手前から上昇カーブが急になり、
0.7V後半でコレクタ電流はトランジスタの破壊領域に入る。
つまり、BE電圧は、0.65V前後で使えと言うことか。
コレクタ電流は、温度上昇とともに上昇する。
BE電圧を一定とした場合、コレクタ電流は、CE電圧にかかわらず、ほぼ一定になる。
コレクタ電流は、定電流特性を示すということか。
