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ダイオードのオン・オフと回路条件

(2022/07/21)。半導体という電気材料はシリコン という原子Si がその基礎を成している。そこに或る元素を加えると、N型と P型と言う半導体となる。その二つの接合によって、接合面にとても不思議なスイッチング機能を発揮するダイオードとなる。その単なるオン・オフでしかない動作機能の物理現象をどの様に解釈するかが大変分かり難いのだ。ダイオードのスイッチング機能とエネルギーギャップ(訂正)として過去の勘違いとも思える間違いを訂正しなければならなくなった。しかし、それでも未だダイオードのオン・オフの動作原理が分かった訳ではない。半導体動作原理として現在の専門的学術理論の学説に『バンド理論』があり、ほぼその解釈理論が世界的科学理論の常識と成っている。だが、その理論にはとても理解でき兼ねる概念、『電子』および『正孔』というあらゆる科学論の根幹概念が『電荷』に依存している現在の科学常識の怪しさに気付いてほしい。その事は、『バンド理論と豆電球』として述べたい。

科学理論が、この自然界に存在もしない『電荷』概念に因って、人間的な社会集団化解釈の創造性で構築されて来た。『電荷』とは一体どのような物理的概念かを、現代物理学理論の専門家が真剣に立ち向かってこなかった結果、現在の極めて曖昧で不可解な物理現象解釈論が出来上がってしまった。そこには専門家という狭い学術論の領域だけから解釈する特殊な専門家集団の学術理論が社会的指導原理として幅を利かす状況を創り上げてしまったのだ。ここで取り上げた科学理論という中身については、理論物理学と言う自然世界の根源を問う学問分野を対象にしているのだ。医学・生理学や科学技術の応用分野の話ではない事をお断りさせて頂く。『電荷』という概念が自然世界に存在しないと言う一つの意味を念頭に置いた話である。だから、原子構造論やイオン結合という『電荷』概念を論拠にした科学理論全体の原理を、その意味を問うているのだ。

『電荷』概念を否定して、ダイオードのスイッチング機能をどの様に解釈するかの問題でもある。

電気回路現象の『オームの法則』の意味を深く解釈すれば、そこには決して『電子』の出る幕は無いのだ。『電子』など不要の物を何時までも、電気現象の基礎概念として利用することが如何に愚かな事かを理解して欲しいのだ。その教育に及ぼす弊害を如何に認識するかの問題でもある筈だ。

教育について。

ー-戦後、新生日本の教育制度の根幹を成す、『教育基本法』(昭和22年3月31日)が成立した。

その時の 教育刷新委員会 委員長 南原 繁の言葉 「今後、いかなる反動の嵐の時代が訪れようと、何人も教育基本法の精神を根本的に書き換えることはできないであろう。なぜならば、それは真理であり、これを否定するのは歴史の流れをせき止めようとするに等しい。」が美しく今でも輝く言葉だ。

しかし、何故か改変された。その当時の世論調査が70%の賛成とあって。何故そんなに賛意の理由があったのか理解しかねた?世論調査の意義も考えた。『教育基本法』の条文を知っている人と読んだ事のない人かも、その調査に示されるべきと思った。中味も知らない人が調査結果に示した意味は、『教育基本法』と言う問題にその社会的責任という意味を調査機関は果たしていたと言えるのか。

以上は少し物理学理論とは異なる内容に触れた。ー-

科学理論の現在の常識である根拠物理概念『電荷』を否定する事が、社会的混乱を招いても、それは教育の政治的中立性からも、真剣に論議されてよい筈だ。

多寡がダイオードの動作原理でも、そこには未来への大切な意味が有る筈だ。

『電子』や『正孔』ではもう科学論の論理性は成立しない。『電圧』の物理的意味が分かれば、電気回路の『エネルギー』の重要性が分かると思う。

ダイオードのオン。

① オン動作。ダイオードのpn接合面にエネルギーギャップ(バンド理論の空乏層とは違う)がある。回路条件によってダイオードがオンする。電源電圧と負荷に掛かる電圧の関係がダイオードのスイッチング条件となる。『電圧』の物理的意味は何かが問われる。電気配線の導体の物理的意味は何かが問われる。決して導体金属内を『電子』などが流れはしないのだ。『電子』など存在もしない事でもあるが。

ダイオードのオフ。

②オフ動作。やはり電源電圧と負荷端子電圧の関係の回路条件によって決まる。

ダイオードのpn接合面に生じる『エネルギーギャップ』は電気回路の外部に電池のような『エネルギー』を放射する能力・機能はない。②のオフ動作は電源電圧Vが回路に供給する『エネルギー』の能力はその電圧Vの範囲である。負荷端に電源電圧よりダイオードの電圧分Vdだけ高く、

Vr = V + Vd

により回路分布の『エネルギー』δ=C V^2^[J/m] では不足となる。その結果ダイオードで電源と負荷側が繋がらない結果と成る。それがダイオードの回路条件に因るオン、オフ機能の原因であると観る。