周波数特性について

質問

ダイオードを用いて半波整流波形をオシロスコープで見ているのですが，周波数を上げると波形がおかしくなります．これは，何が原因なのでしょうか？

回答No.2

sailor · ベストアンサー

ダイオードはその構想上ダイオードとしての整流作用のほかにコンデンサーとしての作用も持っています。また、先の方が述べられている逆回復時間の問題もあります。

コンデンサーとしての作用については、逆方向電圧が加わったときにアノード・カソード間は絶縁状態になっているわけですが、この時両極間は空乏層をはさんで一定の静電容量を持つ（即ちコンデンサー）ことになります。したがって、周波数があがるにつれ逆方向電流が増加することになります。

逆回復時間については、半導体内で電気を運ぶ役目をするキャリア（ホール・電子）の動きが実はそれほど速いものではなく、ドミノ倒し式に次々と電気を運んでいる事に起因しています。逆方向に電圧がかかった後では、このキャリアが順方向に転じて、それぞれの極にたどり着き電流が流れ始めるまでにある程度の時間が必要になるのです。したがって順方向電流は周波数が高くなるにしたがって流れにくくなります。

一般の整流用ダイオードではもともと高周波を扱うことを考えていませんので、これらの影響が大きく高い周波数では入力波形と出力波形の関係が崩れることは、ある意味あたりまえです。高周波用のものではこれらの点に留意した設計がなされているため、影響がすくなくなっています。

矩形波などを整流した際に立ち上がりがわの角が丸くなったり、立ち下がり時にギザギザの波形（リンギング）が出るのはこの影響です。

ダイオードの仲間には逆方向の静電容量を積極的に利用したバリキャップのようなものもあります。これは逆方向にバイアスをかけて使用しバイアス電圧の大きさで静電容量を制御できる素子で、ＦＭ変調をする際などに利用されます。

一般に電子素子はその素子の本来の目的以外の特性も構造上持ち合わせてしまうので、高い周波数（速い動作）や高電圧や大電流では注意が必要です。たとえば抵抗器は抵抗以外にコイルの性質を持ってしまう場合が多いですし、半導体はコンデンサーとしての性質を持ってしまいますし、コンデンサーはコイル（内部構造によって）や抵抗の性質を持ってしまいます。

回答No.1

Piazzolla

色々可能性はありそうですが、ダイオードが原因だとし、次の点はどうなんでしょうか？
ダイオードは、高周波用でしょうか？
ショットキーダイオードを例にしますと、その特徴は、
「順方向の電圧降下が低く、逆回復時間が短いため、高周波の整流に適する。」（Wikipediaより）
とあります。
逆にいえば、お使いのダイオードは、順方向の電圧降下が高く、逆回復時間が長く、高周波に向いていないということではないでしょうか。

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%80%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%89