半導体を含んだ回路の組み方で質問です。。

質問

大学の物理実験で分からないことがあるので質問させていただきます。
半導体に電流を流すとき、順方向と逆方向で電流の流れ方の違いを調べるというものです。
当然、順方向は流れやすく、逆方向は流れにくい結果となります。
このことは理解できたんですが、問題はこのときの両者の回路の組み方の違いなんです。。

図に示せば説明がしやすいんですが、

順方向の時は電子電圧計と半導体ダイオードを並列につなぎ、それのセットに電流計（mA）と電源が直列つなぎです。

逆方向の時は電流計（μA）と半導体ダイオードを直列つなぎにしたセットと電子電圧計が並列になるんです。電源は順方向の時と同じです。

半導体と電流計と電圧計の３つの位置関係が変わるんです。
これがなぜなのか？が分かりません。

何かキーワードが必要だと思うんです。でも実際分かってないです。。

お願いします!!

回答No.1

Mr_Holland · ベストアンサー

電圧を測定するときは、電圧計の内部抵抗が測定対象に比べて十分に大きくなければなりません。（理想的には、電圧計の内部抵抗は∞Ω）
　また、電流を測定するときは、電流計の内部抵抗が測定対象に比べて十分に小さくなければなりません。（理想的には、電流系の内部抵抗は０Ω）

　順方向のときは、半導体ダイオードの抵抗値は小さいので、電圧計はダイオードの両端で並列に組めばよく、電流計はダイオードと電圧計を並列に組んだ回路と直列に組めば、ダイオードに流れる電流をほぼ正確に測定することができます。このとき、回路と逆方向のときのように組んだときの方が正確に測定できると思われるかもしれませんが、その際、電圧計はダイオードに比べて十分小さくない内部抵抗を持った電流計の電圧降下も合わせて測定してしまい誤差が大きくなるので適切ではありません。
　また、逆方向のときは、半導体ダイオードの抵抗値は絶縁体に近いほど大きいので、電圧計を直接ダイオードの両端に並列に接続すると、電圧計の内部抵抗はダイオードより十分小さいとはいえなくなりますので、正確な電圧が測れなくなってしまいます。また、電流計も、順方向のときに組んだようにしますと、ダイオードに流れる電流より電圧計に流れる電流を測っていることになりかねません。そのため、ダイオードと電流計を直列に接続した回路の両端と電圧計を並列に組みます。このようにすることで、先ほどの不都合が極力避けられるようになります。

お礼

ありがとうございます！！
すっごい分かりやすかったです＾＾
ありがとうございましたー！！

回答No.2

noname#74145

紙に書いて考えて見ました

順方向の件は目的がダイオードに掛かる電圧とその時の電流を測るのが目的なのだから電圧計の内部抵抗が∞ならこれで良いですね。

逆方向の場合は電圧計は電源の電圧を測っている訳です。
これだけでは電流計の内部抵抗が不明なのでダイオードに逆方向に掛かる電圧は正確には分からない筈です。しかし実際問題逆電圧時の電流がゼロであるなら電流計での電圧降下もゼロなので電源電圧がそのままダイオードの逆電圧になる訳です。

電流がゼロと言う結果としてこの回路が意味を持つのだと思います。

お礼

わざわざ紙に書いていただきすみません。。
でも、分かりやすい説明ありがとうございます！
文使わしていただきます。