2015年9月6日日曜日

ダイオードの直流電圧:直流電流 ショックレー理想ダイオード・指数関数曲線の謎

ラジオ受信用の検波用ダイオードの解説記事中、直流電圧:電流の指数関数曲線で不可解な謎があるのを発見しました。
ダイオード検波回路の負荷は、1MegΩというような高い抵抗を使うので、負荷抵抗に電流ほとんど流れません。(負荷に流れる電流は、約数microAという微小電流になります。)
このため、DC電圧出力は、ほとんどロスなく出力さます。 
直流電圧: 直流電流 v-i 曲線で、0.6V から電流が流れるという話は、負荷が相当に小さい値であると考えられ、大きな誤りを含んでいることを(今頃になって)発見しました。
負荷抵抗は直流時の抵抗値よりも、ダイオード検波回路の交流/高周波の電波周波数における負荷インピーダンスで考えるのが自然です。
また入力電圧をDC電圧で考えてるのも根本的ミスで、例えば中波ラジオ検波では、交流周波数AC 500KHz以上でないと中波検波特性は計算・または論じることができない、と考えました


ダイオードの高周波特性を考慮した等価回路モデルには、
ガンメルプーンモデル (文献[1] ) 等が、既に1972年に海外では考えられていたようです。

いきさつは不明ですが、国内では、検波動作はDCモデルで論じられる謎を伴う文化が定着したまま、同じミスが何度でも繰り返し繰り返しラジオ関連の専門誌に書かれ、迷信化が進んだまま、この方面に関する文化の改善が全く進んでいないようです。
(これはもしかしたらかなりの論理エラーかも??)

大変困ったことで、大変奇妙なことですが、ダイオードの高周波モデルが殆どの教育用書籍、電子回路関係の専門雑誌には、現在でも何も書かれていません。
(例外は文献[2]です。)


参考資料:
[1] TINA-TI ガンメルプーンモデル in 1972-spice1

[2] SPICEとデバイス・モデル【オンデマンド版】
ガンメル・プーン・モデル,MEXTRAM,VBIC


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