情報通信基礎実験１ 第４回.

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1 情報通信基礎実験１ 第４回

2 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

3 4.1 使用部品概説 3

4 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

5 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

6 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？

7 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

8 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

9 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

10 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

11 回路記号 A（アノード） K（カソード） p型半導体 n型半導体

12 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

13 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。

14 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

15 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%

16 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%

17 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

18 4.2 回路の製作 18

19 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

20 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。

21 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　KT5H HE-S05（緑色）×１ 抵抗器　330Ω ×１

22 回路図 最終的に製作する回路

23 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

24 実験開始 課題4-1を実施

25 注意 LEDの極性に注意！（テキストp.20図10を参照）

26 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

27 4.3 LEDの電圧−電流特性測定 27

28 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

29 実験開始 4.3.2 初期設定 測定手順 課題4-2を実施

30 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。

31 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。