ダイオードの並列回路でわからないことがあります。

質問

電子回路について勉強しているのですが、ダイオードの並列回路でわからないことがあります。

この回路ではなぜ3つの電圧のうち一番高い電圧が右の抵抗にかかるのですか？
電子回路に詳しい方、この回路について（特にそれぞれのダイオードの部分）解説していただけませんか？

一番電圧が高いV1がつながっているところのD1がONになればそのほかのD2、D3はOFFとなり電流は流れないそうですが
では、なぜ一番電圧が高いV1を基準に考えるのでしょうか？
「D2→ON、D3→OFF、D1→OFF」や「D1→ON、D2→OFF、D3→OFF」はなぜありえないのでしょうか？
実はYahoo知恵袋でも質問させていただいたのですか、あまり回答が返ってこないので、こちらでも質問しました。
どなたか説明できる方回答お願いします。

回答No.9

katokundes

回路の説明は難しいですよね
ダイオードをスイッチと考えるか流れの違う素子と考えるか。
実際の回路ではそのときの電流・電圧・温度を考えてダイオードを見る必要があるのでしょうがわかりにくいのでそこまでわかりやすく教えてくれる人は？

話は変わりますが私は増幅変調で挫折しました。先生は周波数偏移の無い増幅波形を描くので。

細かく瞬時を拡大して解説されるとスイッチオンからの動作がわかるのでしょうが
教えてもらってどこまで意味があるのか？
スマホを使う人がどこまで内部を知る必要があるか？

空乏層まで解説されると良いのでしょうが？？？

回答No.8

maccha_neko

ダイオードの気持ちになることですかね。
別にダイオードは能動的にON/OFFしているわけではなくて、順方向に（ある程度以上の）電圧がかかれば電流がながれはじめます。そしてある一定以上の電圧が大きくなると流れる電流が急激に増加します。つまり抵抗値が急激に小さくなったように振舞うわけです。
一方、逆向きだと流れにくい（殆ど流れない）という性質を持っているわけです。

いま、仮にV3=>V2=>V1の順番で電源をONにしたとします。
まずはV3・・3Vの電源がONなので、ダイオード経由で抵抗に電流が流れますね。抵抗の端子間電圧が上昇するにつれて、ダイオードの端子間電圧が低下します。端子間電圧が減れば流れる電流が減りますので、抵抗に流れる電流も低下して、今度は抵抗の端子間電圧は低下します。
低下すると、ダイオードの端子間電圧が上昇して電流が増える・・・・という具合になりますので、この両者がうまくつりあったところで安定します。仮にこのときのダイオードの端子間電圧（順方向降下電圧といいます）をVfとしましょう。抵抗の端子間電圧は3-Vf3になりますね。

さて、ここで、V2をONにします。今度は4Vですね。すると、D2には4-(3-Vf3)=1+Vf3分の電圧がかかります。するとV2からもD2経由で抵抗に電流が流れます。
抵抗に流れる電流が増えると、端子間電圧が上昇し、D3の端子間電圧が低下して、V3からの供給分が減ります。でもV2からの供給は増えていき、それに伴ってV2からの供給が減り、最終的に端子間電圧が4-Vf2程度のところで安定します。
4-Vf2 > 3-Vf3であれば、D3には逆電圧がかかることになるので、D3はOFF状態ですね。

次にV1をONにすると、やはり同じように抵抗の端子間電圧は5-Vf1くらいで落ち着き、D2も逆電圧がかかるため、OFF状態となるわけです。

補足

回答読ませていただきました。
そこで、分からない事が何点かあるので質問させて いただきます。

抵抗の端子間電圧とは抵抗での電圧降下のことですよね？

回答では抵抗の端子間電圧の低下/増加という表現が度々出てきますが、端子間電圧の低下/増加とはどういった現象なのでしょうか？もう少し詳しく説明していただけませんか？

そもそも直流の場合（今回の回路で）は電圧降下や電流は変化したりするのでしょうか？コイルやコンデンサが回路に入っているのなら直流でも電圧/電流が変化するということは納得できるのですが・・・

回答よろしくお願いします。

回答No.7

Nebusoku3

補足を頂いたので回答します。
＞例えばR1の両端電圧が　A)3.9Vになったすると、D1：ON、D2：ON、D3：OFFとなり、B)R1の両端電圧が2.9VだとD1：ON、D2：ON、D3：ONになるということですよね？
●都合、ご質問に　A）　B)　とつけましたが、A) の結果になるには　 V3　の電圧だけが　3.9Vよりも低い場合です。　B)の結果になるには、V1,V2,V3　とも2.9V　よりも高い状態。
※実際はダイオードのON電圧が0.7V、物によっては　1.0V前後、ここでダウンしますのでV1,V2,V3の電圧は A)では　3.9V + 0.7V　以上、　B)では　2.9V +　0.7V　以上であることが必要です。（ダイオードで0.7V～1.0V程度電圧が降下します。仕様によりますが。）

＞では、このR1の両端電圧はどのようにして求めるしょうか？添付した回路の情報だけではR1の両端電圧やD1～D3のON/OFFはわかりませんよね？
●この情報では分らないですね。

＞あと、何の情報がわかるとR1の両端電圧が求まるのでしょうか？
●(1)V1,V2,V3それぞれの電圧と電池の種類（電池には内部抵抗があるためそれが影響するかどうかの判断の為）　(2)ダイオードの仕様。（どの位の電圧降下がこのダイオードの両端で起きるか予測。）　　(3)　R1　の抵抗値。（全体の電圧からR1に流れる電流と　発生する電圧が概算で求まる）
以上が必要と思います。

回答No.6

Nebusoku3

お示しの回路で　「3つの電圧のうち一番高い電圧が右の抵抗にかかる」　と言うところは正しいです。

しかしながら、「一番電圧が高いV1がつながっているところのD1がONになればそのほかのD2、D3はOFFとなり電流は流れない」　と言うのは正しくないと思います。

電流が流れる基本は電圧が高い方から低い方へです。　質問者さんの　「では、なぜ一番電圧が高いV1を基準に考えるのでしょうか？」　と言う疑問は　「的を得た疑問」　と思います。

お示しの回路で基準にすべき電圧は　R1の両端に現れる電圧です。　ダイオード　D1、 D2、　D3　が ONするかどうかはこの抵抗　R1の値に左右されます。

電流が流れる事で、抵抗 R1　に現れる電圧が　それぞれの電池の　V１、　V2、　V3　の電圧よりも低ければ、全てのダイオード　D1、 D2、　D3　がONします。　つまり、抵抗値が低ければ電流が大きく流れ、一つの電池だけでは、まかないきれない為に全部のダイオードが ONすることになるわけです。

一方、R1の値が　比較的大きく、電流も少ししか流れないのであれば、3個の電池の内で一番電圧の高いものにつながっているダイオードがON　します。　やがて、その電池も消耗してくれば、次に電圧の高い電池からのダイオードがON　する。　この様に電池の消耗に従って、ON　するダイオードも変わってきます。
電池の消耗が一巡すれば又、最初の電池の番が来て、前の動作を繰り返すかもしれません。　つまり、つながっている電池とダイオードの組み合わせの中でも電圧の高いもののダイオードが順に　していくと思えばいいと思います。

基本は、「電流は電圧の高い方から低い方へ流れる」　ですね。

補足

R1の両端に現れる電圧を基準に考えるのですね。
そうすると、例えばR1の両端電圧が3.9Vになったすると、D1：ON、D2：ON、D3：OFFとなり、R1の両端電圧が2.9VだとD1：ON、D2：ON、D3：ONになるということですよね？
では、このR1の両端電圧はどのようにして求めるしょうか？
添付した回路の情報だけではR1の両端電圧やD1～D3のON/OFFはわかりませんよね？
あと、何の情報がわかるとR1の両端電圧が求まるのでしょうか？
回答よろしくお願いします。

回答No.5

hiro5340

ダイオードってのは、１方向にしか電流を流さないのでＶ１が５ならＤ１を５で通過します。

並列回路なのでＶ２とＶ３が５より小さいのでＤ２とＤ３の出口の部分はＶ１の電圧５で押されているのでＶ２とＶ３は力負けしてダイオードの所で足止めされてしまうので
抵抗に掛る電圧は５と成ります。

回答No.4

noname#215107

ダイオードには降伏電圧以下の逆電圧をかけても電流は流れません。

仮に3つのダイオードの順方向電圧が0.5Vだとすると、
すべてのダイオードのカソード側にかかる電圧は、
もっとも高い電圧の電源から0.5v引いた5V-0.5V=4.5Vです。

残りの電池は4Vと3Vですからどちらも4.5Vより低いので、
残り2本のダイオードには逆電圧がかかった状態です。
従って2本のダイオードには電流は流れません。

回答No.3

Tann3

ダイオードの特性を理解されていますか？

　極端に言えば、

（１）順方向に電圧がかかっているとき（入口の電圧＞出口の電圧）、抵抗ゼロで導通する。

（２）逆方向に電圧がかかっているとき（入口の電圧＜出口の電圧）、抵抗無限大で非導通となる（回路が切断されているのと同じ）。

ということです。

　出口（図の回路の上部）の電圧と、各ダイオードの入口（下側）の電圧を考えれば、「3つの電圧のうち一番高い電圧」が出口の電圧となり、
（ａ）最も高い電圧のダイオードが導通（抵抗ゼロ）
（ｂ）他の２つの電圧のダイオードは非導通（抵抗無限大）
となりますよね？

　仮に「２番目に高い電圧」のダイオードが導通していたとしても、最も高い電圧のダイオードも導通しますので、出口は最も高い電圧電圧となり、その結果「２番目に高い電圧」のダイオードは非導通になってしまいます。

回答No.2

nerimaok

D1,D2,D3がすべて同一の特性だと仮定した場合
V1>V2ならばD1はONになりD2はOFFになるというのはダイオードの基本的性質です。
(アノードがカソードよりも電圧が高ければ電流が流れ、逆の場合には電流は流れない)

この点に異論は有りませんよね?

同様にV1>V3ならばD3もOFFです。
従って回路の検討にはD2,D3,V2,V3は無関係となります。
だから考える対象はV1,D1,R1だけで考える事になります。
>「D2→ON、D3→OFF、D1→OFF」
はあり得ません。
>「D1→ON、D2→OFF、D3→OFF」
これは、このとおりなんですが・・・何か書き間違えてますか?

従って負荷抵抗R1に印加される電圧はV1-D1の順方向電圧となります。
理想ダイオードならぱV1がそのまま負荷に加わります。

補足

すみません、書き間違えました。「D1→ON、D2→OFF、D3→OFF」ではなく「D3→ON、D1→OFF、D2→OFF」です。

回答No.1

noname#195576

＞では、なぜ一番電圧が高いV1を基準に考えるのでしょうか？
単に一例として「V1が一丸電圧が高い」場合を挙げただけです。

他の例として、V2 や V3 が高い場合は、 V1 を V2 や V3 に置き換えるだけなので
敢えてくどくど書く必要もないでしょう。

＞「D2→ON、D3→OFF、D1→OFF」や「D1→ON、D2→OFF、D3→OFF」はなぜありえないのでしょう
か？
それは「V1 が一番電圧が高い場合の話だから」です。
この時、D1 は順電圧がかかり「ON」になります。が、
V2 や V3 は V1 より電圧が低いので、D2 や D3 には逆電圧となりONしません。