情報通信基礎実験１ 第４回

本日の内容 光センサ回路の製作および測定（１） 4.1 使用部品概説 4.2 回路の製作 4.3 LEDの電圧−電流特性測定

4.1 使用部品概説 3

LED Light Emitting Diodeの略．発光ダイオード ダイオードの一種 ダイオード：電流を一方向にのみ流す素子 半導体で構成される

半導体とは？ （文字通り）半分導体 導体とは？→電気を（良く）通す材料 例：金，銀，銅，アルミニウム，etc. 電気を通さない材料は？→絶縁体 例：プラスチック，紙，ガラス，セラミック，etc. 導体と絶縁体の中間的な性質を持つ

半導体の材料と種類 材料 シリコン(Si, 原子番号14)， ゲルマニウム(Ge, 原子番号32)，etc. 種類 i型，p型，n型←キャリアの有無／種類で異なる 「キャリア」とは？→「運ぶもの」←何を？

i型，p型，n型の関係 Si（原子番号14，最外殻の電子数4） i型半導体 不純物としてリンを導入 不純物としてホウ素を導入 n型半導体 電子が余る→結晶内を移動 正孔(ホール)→結晶内を移動

半導体の性質 不純物を（微量）導入することにより，キャリアが存在 し，これにより電流が生じる キャリアとは：電荷を運ぶもの 正の電荷：正孔（ホール） 負の電荷：電子 複数のp型/n型半導体の接合により機能を生み出す

ダイオード p型半導体とn型半導体を接合したもの ホール 電子 接合部近傍の電子とホールが結合 →キャリアが存在しない空乏層が形成 接合部近傍の電子とホールが結合 →キャリアが存在しない空乏層が形成 空乏層の電位を越える外部電圧を加えること でキャリアが移動可能になる

順方向／逆方向電圧 順方向 p型半導体 n型半導体 ホール 電子 逆方向 p型半導体 n型半導体

回路記号 A（アノード） K（カソード） p型半導体 n型半導体

発光ダイオード 電子とホールが結合する時に生じるエネル ギーが光になって放出される 半導体材料によって光の色が違う アルミニウムガリウムヒ素：赤外，赤 ガリウムヒ素リン：赤，橙，黄 セレン化亜鉛：緑，青　など

ダイオードの実際 pn接合ダイオード（左）と発光ダイオード（赤、黄、緑）。 pn接合ダイオードは黒い帯のある方の端子がK、反対側がA。発光ダイオードはリード線の長い方がA、短い方がK。

抵抗器 上：４色帯，下：５色帯 帯の色で数値を表す（カラーコード） 極性はない

カラーコード表（４色帯） 15×104 =150kΩ ±5% この場合，色帯が 茶-緑-黄-金と並んでいるので，抵抗値は右の表から 色名 数字 黒 茶 1/ ±1% 赤 2/ ±2% 橙 3 黄 4 緑 5 青 6 紫 7 灰 8 白 9 金 ±5% 銀 ±10% 第１色帯 第２色帯 第３色帯 第４色帯 第１数字 第２数字 乗数 許容差 この場合，色帯が 茶-緑-黄-金と並んでいるので，抵抗値は右の表から 15×104 =150kΩ ±5%

カラーコード表（５色帯） 220×103 =220kΩ ±1% この場合，色帯が 赤-赤-黒-橙-茶と並んでいるので，抵抗値は右の表から 色名 数字 黒 茶 1/ ±1% 赤 2/ ±2% 橙 3 黄 4 緑 5 青 6 紫 7 灰 8 白 9 金 ±5% 銀 ±10% 第１色帯 第２色帯 第３色帯 第４色帯 第５色帯 第１数字 第２数字 第３数字 乗数 許容差 この場合，色帯が 赤-赤-黒-橙-茶と並んでいるので，抵抗値は右の表から 220×103 =220kΩ ±1%

色-数字対応の覚え方 色名 数字 黒 黒い礼（０）服 茶 1 小林一（１）茶 赤 2 赤いニ（２）ンジン 橙 3 第（橙）三（３）者 黄 4 黒い礼（０）服 茶 1 小林一（１）茶 赤 2 赤いニ（２）ンジン 橙 3 第（橙）三（３）者 黄 4 四季（４黄） 緑 5 嬰児（みどりご＝緑５） 青 6 ろく（６）でなしブル（青）ース 紫 7 紫式（７）部←かなり苦しいw 灰 8 ヤ（８）バイ（灰） 白 9 ホワイト（白）ク（９）リスマス

4.2 回路の製作 18

準備 前の机より 半田ごて３本 こて台３個 工具一式（箱に班番号が書いてある） を，自分の班の机へ運ぶ

準備（続き） 受け取った半田ごてに書かれている番号F-〇〇を確 認。（終了時に指定された箱に戻す） 受け取った工具箱の扉内側に工具の種類と数量が 記載されているので、実際にその工具があるかどう かを確認。先週準備をした基板を確認。 こて台のスポンジに水を含ませる。

準備（続き） TAが配布する部品および材料を受け取る。 発光ダイオード　SLP-836A-37（赤色）または　KT5H23-81- HE-S05（緑色）×１ 抵抗器　330Ω ×１

回路図 最終的に製作する回路

回路図 今回製作する部分 ループを作成 （or余裕を持たせる） まだ半田付けしない

実験開始 課題4-1を実施

注意 LEDの極性に注意！（テキストp.20図10を参照）

課題4-1終了後 半田ごての電源を抜いて冷ます ハンダくず、切ったリード線は前の机へ

4.3 LEDの電圧−電流特性測定 27

準備 前の机より， デジタルオシロスコープ （＋電源ケーブル１本，プローブ２本） 直流電源装置（＋電源ケーブル１本） デジタルオシロスコープ （＋電源ケーブル１本，プローブ２本） 直流電源装置（＋電源ケーブル１本） 　を，各班１セットずつ自分の班の机へ運ぶ 以下の機器等を準備 バナナプラグーミノムシクリップケーブル（赤白） テスター テスター用リード線（赤，黒各１） 28

実験開始 4.3.2 初期設定 4.3.3 測定手順 課題4-2を実施

注意 LEDは赤色，緑色の２種類があり，特性が異なるので， 必ず各自が自分の回路を測定すること． 常に電源電圧V，ILEDの値および発光の様子を観察 し，過電流でLEDを破壊しないよう注意． テスターは必ず直流電圧計(DCV)レンジに設定した上 で接続すること． 電源電圧はせいぜい9V程度。

終了時の注意 使用した機器を戻す。 使用した基板はポリ袋に入れ、工具箱へ。 半田ごてを指定された箱に戻す。 工具箱の中の工具に不足がないことを確 認の上で前の机へ戻す。 こて台のスポンジの水を十分絞る。