充電池と乾電池の電圧の違い

質問

乾電池の電圧は1.5Ｖで充電池は1.2Ｖですよね。
どうして電圧に差があるのでしょうか？

ホームセンターで探しましたが、充電池はすべて1.2Ｖでした。
1.5Ｖの充電池って市販されていますか？

回答No.1

taka113 · ベストアンサー

電池の電圧というものは電極同士のイオン化傾向の差が大きいほど高くなります。陰極に亜鉛、陽極に炭素を使っている乾電池は、ニッカド電池やニッケル水素電池よりも陽極と陰極の素材のイオン化傾向の差が大きいため、電圧が1.5Ｖと、ニッカド電池などよりも少々高くなります。

1.5Ｖの充電式電池ですか・・・
市販されている中では私は見た事は有りません。ですが、前にも述べました通り、電池の電圧というものは電極の素材によって異なるので、無いわけではないです。（最近発売された充電式アルカリ電池はひょっとしたら1.5Ｖかな？）

お礼

taka113さん、回答ありがとうございます。
よろしければもう2つおしえていただけませんか？

1.電極同士のイオン化傾向の差が大きいほど電圧が高くなることについて

現在の充電池の電圧の主流が1.2Ｖということは、今までは技術的に
これ以上の電圧を生み出すことが難しかったということなのでしょうか？

2.1.5Ｖ-1.2Ｖ＝0.3Ｖの差について

今、ある装置に充電池を2つ乗せて動かしています。本当は1.5Ｖの乾電池
２つを使用するため、3.0Ｖないと動かないはずですが、充電池2つの
2.4Ｖでも動作しています。これはなぜでしょう？
そもそも充電池は乾電池に比べ、0.3Ｖもの差があるのに、乾電池の
代用として使えるものなのでしょうか？

もしわかれば教えてください。よろしくお願いします。

回答No.6

nuubou

素人相手だと思って少しおざなりな説明をしたので反省して少し丁寧に説明します
電源をｖｃｃ［Ｖ］（プラス）とし閾値はｖｃｃ／２とします
ｃｍｏｓはｎｍｏｓとｐｍｏｓを組み合わせて構成されています
ｎｍｏｓ，ｐｍｏｓは共にソース，ドレイン，ゲートの３端子からなります
ｎｍｏｓのソースはグラウンド側にｐｍｏｓのソースは電源側にそれぞれ接続され
ｎｍｏｓのドレインとｐｍｏｓのドレインは接続され出力端子となり他のｃｍｏｓ回路の入力端子に接続され
ｎｍｏｓのゲートとｐｍｏｓのゲートは接続され入力端子となり他のｃｍｏｓ回路の出力端子に接続されます
ｎｍｏｓはゲートがハイレベルのときドレイン－ソース間に電子が引き寄せられ電子の通路ｎチャンネルが形成されｏｎになりますが
ｐｍｏｓはゲートがハイレベルのときドレイン－ソース間から正孔が排除されて正孔の通路ｐチャンネルが形成されずｏｆｆになります
ｐｍｏｓはゲートがローレベルのときドレイン－ソース間に正孔が引き寄せられ正孔の通路ｐチャンネルが形成されｏｎになりますが
ｎｍｏｓはゲートがローレベルのときドレイン－ソース間から電子が排除されて電子の通路ｎチャンネルが形成されずｏｆｆになります
ｖｃｃが大きいとローレベルは閾値から十分低くなりハイレベルは閾値から十分高くなります
従ってｖｃｃが大きいと電子や正孔が十分加速されることとｏｎのチャンネルが十分太くなることが相まって動作速度が速くなるのです

参考URL：

http://www.sf.t.u-tokyo.ac.jp/~fuji/MOSswitch.html

お礼

ご丁寧にありがとうございました。

当方電気電子の知識がなく、ほとんど素人ですので
下で説明していただいた文の方が感覚的にはわかります。
少しひまがあれば深く掘り下げて勉強してみようと思います。

回答No.5

nuubou

これは回路中の電子の速度は電圧に依存するということなのでしょうか？：
現在の電子回路の主流はｃｍｏｓＬＳＩです
ｃｍｏｓの基本回路であるインバータのスイッチングスピードがインバータの入力ゲート電圧の変動幅が大きいほど早いのです
（３ｖだと閾値が１．５ｖだから変動幅は３ｖ－１．５ｖ＝１．５ｖ）
電子の速度が速いからと言ってもいいですが
電子や正孔が十分にインバータゲートにたまるのが速いと言った方がいいでしょうね
ｃｍｏｓだけではなくＴＴＬなど他の電子回路も概ね電圧が上がれば早くなります
ただｃｍｏｓ以外だと上限電圧が低いので注意

回答No.4

taka113

＞現在の充電池の電圧の主流が1.2Ｖということは、今までは技術的に
これ以上の電圧を生み出すことが難しかったということなのでしょうか？

全くそう言うことは有りません。起電力がたまたま1.2Vだったニッカド電池とニッケル水素電池が市場で多く出回っただけだと思います。
実際にリチウムイオン電池と呼ばれる二次（充電式）電池は１セルあたりの電圧が３．０Vとなります。

お礼

taka113さんありがとうございます。
なるほど。理解できました。
リチウムイオン電池ってデジカメの電源として使われているやつですよね。

回答No.3

nuubou

「本当は1.5Ｖの乾電池 ２つを使用するため、3.0Ｖないと動かないはずですが、充電池2つの 2.4Ｖでも動作しています。これはなぜでしょう？ 」：
装置の設計時に電圧がある程度降下したも装置が動くように余裕を持って設計されているからです
ｃｍｏｓのＬＳＩなら３［ｖ］で十分に動きます
勿論電圧が高い方が処理速度が速いのですがある程度電圧が低くても許容範囲内の処理速度が保証されています

お礼

nuubouさんありがとうございます。

＞勿論電圧が高い方が処理速度が速いのですがある程度電圧が低くても
　許容範囲内の処理速度が保証されています

これは回路中の電子の速度は電圧に依存するということなのでしょうか？

回答No.2

sssohei

> そもそも充電池は乾電池に比べ、0.3Ｖもの差があるのに、乾電池の
普通の乾電池は1.5Vからだんだん電圧が下降していき、平均すると１V程になるそうなのですが、
充電池はほぼ1.2Vで安定して出力されるそうです。
（少し容量は少ないそうです。

一般にこの1V～1.5Vの幅を考慮して設計されている物が多いので、代用出来るようです。

もっとも、これは伝聞ですが、、、良いページがあったのですが、無くなっているようです…

お礼

sssoheiさん、どうもありがとうございます。
余裕をもって設計がされているのですね。