Mashaの中国生活日記。

４問やりました。今やってる問題集の理論、早く終わらせよう、と思って…。

１問目。物性の問題。光起電力とか、光導電効果の問題。
半導体に光が吸収され、電子－正孔対が発生すると、導電率が増加する。
これを光導電効果という。
また、ｐｎ接合に光を照射すると起電力が生じる。
これを光起電力効果といい、太陽電池や光検出器として利用される。

さて、光電効果は、外部光電効果と内部光電効果に分けられる。
外部光電効果は物質内の電子が入射した光のエネルギーを吸収・物質外へ
放射する現象で、その電子を光電子という。
この現象を利用して光のエネルギーを電気エネルギーに変換する素子を、
光電素子という。
一方、内部光電効果は光照射によって物質内の電子がエネルギーを得て励起され、
その物質の電気的性質を変化させる現象をいう。
内部光電効果として、この問題でも出てきた光導電現象と光起電力効果がある。
光導電効果は、半導体に光が入射し、そのエネルギーが禁止帯幅より大きいと、
電子を励起して電子－正孔対が作られる。
光起電力効果は、ｐｎ接合または表面障壁に光が入射した時、
励起された電子と正孔は内部電界のためにそれぞれ逆方向に移動するので、
起電力が発生する。
この時、両側の電極を結ぶと電流が流れる現象をいう。

２問目。計測。熱電対電流計の問題。
高周波電流の測定に用いられる熱電対形計器は、
被測定電流が流れる熱線と、その温度を測定する熱電対との組み合わせでなる。
指示値は実効値。
交流計器中、最も優れた周波数特性をもっている。
しかし、電気的過負荷に弱く、熱線が切れやすい欠点をもっている。

抵抗（電熱線）の温度上昇は、電流に比例する。
つまり、電熱線の温度上昇を計測すると、電流が計測される。
温度上昇は、熱電対による熱起電力を測定し、熱起電力は電流の２乗に比例。
よって、交流の実効値を指示する。
周波数の影響はほとんど受けず、高周波用計器として用いられる。
熱電対計器は、構造から空冷式と真空式とに、
また、直熱形と傍熱形とに大別される。
真空式は対流による熱の放散がないため感度がよく、1A以下の測定に使用される。
熱線材料として、白金、マンガニン、コンスタンタン、ニクロムが用いられる。
熱電対には、鉄－コンスタンタン、銅－コンスタンタン、
白金－白金ロジウム、マンガニン－コンスタンタンなどが用いられる。

３問目。物性の問題。
真空中に存在するキャリア
多い方→多数キャリア、少ない方→少数キャリア　という。
導電率σは、ｅを電子の電荷とすると、
σ＝ｅ（μn×ｎ＋μp×ｐ）で与えられ、μn、μpはそれぞれ、
自由電子と正孔の動きやすさ、移動度を表す。
それぞれの密度、ｐ、ｎが等しい半導体を真性半導体という。

移動度は、移動速度を電界の強さで除した値となり、SI単位で表すと、
［ｍ＾２／Ｖ・ｓ］である。
半導体におけるこの移動度は導体内のキャリアに比べて大きく、
ゲルマニウムで38、アンチモン化インジウムでは780である。

４問目。計測、だけど、実質平均値や実効値を求める問題、かな。
抵抗に、ちょっと変形の三角波を与えた時、
抵抗に直列接続された電流計の指示がどうなるか？という問題。

変形の三角波というのが…、電圧ｅが次のようになるもの。
0≦t≦T/3：ｅ＝（３Ｅ／Ｔ）×t
T/3≦t≦2T/3：ｅ＝Ｅ
2T/3≦t≦T：ｅ＝－（３Ｅ／Ｔ）×ｔ＋３Ｅ
である。（三角波の折り返し点に、一定部分がある感じ）

ケースとして、電流計が熱電対形、整流形の場合で考える。

熱電対形では、電流は実効値であり、実効値を求める。
実効値は、瞬時値の２条を積分し、周期で除算したものの平方根。
これにより、三角波上昇時の実効値×２と、一定部分の実効値の和となる。
これを計算すると、Ｅ×√５／３となる。（電流はＩで除算）

整流形では、平均値となる。
平均値は、波形の面積を周期で除算したもの。
つまり、三角形の面積＋一定部分（四角形）の面積を周期で除算すればよい。
これを計算すると、Ｅ×２／３。

ここで、整流形は正弦波交流の実効値基準で目盛りがふられているため、
この平均値に正弦波の波形率をかけた値となる。
（波形率＝実効値／平均値＝π／２√２）
つまり、指示値としては、√２π／６×（Ｅ／Ｒ）となる。

整流形は、平均値で動作し、実効値の目盛りがふってある。
つまり、目盛りは動作に対し平均値／実効値＝１／波形率　でふってある。
これを逆算するために、波形率を掛けるといい、で、説明あうのかな？？

大きくは違わないと思われます。

長くなりましたが、以上！

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