整流機能要素の原理

電気回路現象で、直流と交流の電気『エネルギー』の形態を変換する事が欠かせない。そこには整流機能要素が必要だ。

古くは、真空管の二極管がある。今は、高電圧発生電源にケノトロンとして使われる例がある。

殆どは半導体がその役割を担うようになった。

その動作機能の原理は『電子』がその理論の主役となっている。しかし、『電子』なる所謂素粒子が自然世界に実在するとは考えられなくなった。その訳は、『電子』が電気回路あるいは半導体内部で『エネルギー』をどの様な姿で担い、それを伝送するかが量子力学論によっても明確に示し得ない現実にある。『エネルギー』の認識が現代物理学理論には欠けていることがその決定的致命傷になっている。『電子』による解釈理論の場合には、そこには理論としての論理性が無いのだ。

『電子』に変わる物理的実在は『エネルギー』の空間分布しか有り得ない。全ての電気現象の解釈には『エネルギー』の認識が欠かせない。

整流機能要素。

 

半導体の代表的素子はダイオードであろう。半導体接合面はp型とn型半導体によって構成される。電流はp型からn型側に流れることになる。逆方向には流れない。ダイオードの機能 (2016/09/17) や謎(pn接合は何故エネルギーギャップ空間か) (2017/05/18)でも述べた。

二極真空管はプレートPからカソードKに電流が流れる。逆方向には流れず、一方向への整流機能を果たす要素だ。カソードはフィラメントで過熱され、酸化金属面から『熱電子』が放射されると解釈されている。

半導体の『電子』も真空管の『熱電子』も、その電気現象の解釈の理論的主役になっている。何度も言うが、それらの『電子』は全く『エネルギー』の伝送に如何なる機能を発揮するかと問えば、全く答えることが出来ないのだ。ただ回路を『電子』が流れ回ったからと言って、何の役にも立たない事を晒すだけの理屈のない仮想理論と成っている。

『エネルギーギャップ』。それが電圧の根拠となる空間の実相である。電圧と『エネルギー』の記事は文末に。

pn接合面には『エネルギーギャップ』が生じる。それはすべての物質にある外界との間に持つ『エネルギー』の影響力とでも言える特性であろう。p型とn型間には必ずp型がより『エネルギー』分布の強い影響力を発揮するのだ。それは電圧で表現すれば、図の様な vg のような極性の電位差と見做せよう。二極真空管はカソード側がフィラメントで過熱され、p極に対して『エネルギー』の分布密度の高い領域となる。それはダイオードと逆の向きの電圧 vg として評価できる。

整流素子・要素のスイッチング機能。原理的には、半導体と二極真空管では意味が違う。

電気回路のスイッチの機能は電線路の導体が繋がって居て、「オン」。切れていれば『オフ』だ。しかしダイオードも二極管も『オン』時に直接繋がってはいない。必ず両端には『エネルギーギャップ』の電圧が生じている。整流機能要素は機械的接点のスイッチ機能とは異なる。

ダイオードが何故 on するか。ダイオードは順方向に電源電圧が印加されると on する。決して量子力学で解釈するような『電子』が半導体内に存在する訳ではない。

電源印加電圧の物理的『エネルギー』の意味が認識されなければ、電気回路現象の真相は捉えられない。

ダイオードのp型側がn型側より接触面で『エネルギー』の分布が多く、その為off 状態にある。電源電圧は負側が『エネルギー』分布密度が高い。上図のように接続すれば、電源の負側から『エネルギー』が半導体のn側に入射され、接合面の『エネルギーギャップ』が逆転し、スイッチオンの状態になる。この電気技術概念『電圧』の物理的真相を『エネルギーギャップ』と言う空間概念で認識する以外、電気回路現象を理解する事は困難である。

一先ずここで公開とし、追記により書き足す。太陽光発電が実用化されているにも拘らず、その電気現象の解説はとても未来の子供たちへの教育に耐える内容ではない。『エネルギー』に対する認識がどこにも無い理論は信頼できる物理学理論などと言える価値が無いから。

 

電圧と『エネルギー』 (2020/07/10)。

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