智恵の楽しい実験教室「1月号」

このように、電池もないのにちゃんと光ってるでしょ！
電線で電気エネルギーが伝送されるように電波もまた、エネルギーを伝送することが出来るのです。
そして、そのエネルギーを取り出すために電磁誘導が深く関わってくるのですね。
交番磁界中にコイルを置くと電圧が誘起するという、あれですよ！
電圧はコイル巻数と磁束と周波数に比例しますよね。ここで活躍するのが周波数なんです。
ほとんどの携帯電話は、８７０MHz帯で受信しています。受信するデータはデジタル信号で送られてきますが、その中に電話番号の情報も載っているので、同じ周波数の電波が来ても他人の電話は鳴らないようになっています。自分の電話番号を認識した電話は電話機本体の中で弱い受信電波を増幅してから、各種信号として使います。そこから発生する８７０MHzの電波をゲルマニウムダイオードで整流して、発光ダイオードを点灯させているのです。
しかし点灯したとは言え、何だかお店に売られているもののように　★ピカピカ★　って感じの元気よさがないと思いませんか？
何かが違う・・・・・と思って調べてみたところ、やはり違っていたのです。ゲルマニウムダイオードではなかったのです。
その代わりに使用されていたのは、ショットキーバリア型ダイオードというもので、高周波に大変な威力を発揮するらしいのです。
これを使って作成すると配線用ビニルコードで作ったアンテナは不要ですし、エナメル線もコイル状にしなくていいのです。
それではこの優れもののダイオードを使って光る携帯アクセサリーを作ってみましょうね！

さらにこのショットキーバリア型ダイオードを使うとエナメル線なしで、発光ダイオードと直接つないだだけでも点灯させることが出来ます。小さくていいのですが、ちょっと光り方が落ちるかも知れません。

でもなぜゲルマニウムダイオードとショットキーバリア型ダイオードでこんなにも光り方が違うのでしょうか？
そしてシリコンダイオードではなぜ点灯させることが出来ないのでしょうか？
ということで、これら３つのダイオードの特性の違いを調べてみました。まずゲルマニウムダイオードといえば、ゲルマニウムラジオ（もっと前なら鉱石ラヂオ）を思い出される方もいらっしゃるのではないでしょうか？
なぜシリコンダイオードじゃなくゲルマニウムダイオードかというと、それはダイオード自体の抵抗成分により降下する電圧、すなわち順方向電圧降下が約０．１Ｖと、シリコンダイオードの約０．６Ｖに比べて非常に小さいため、電波をアンテナでキャッチするときに発生する小電圧でも簡単に通過することが出来るからなのです。そしてラジオの周波数はＡＭで千数kHz、ＦＭでも数十MHzくらいですよね。ゲルマニウムダイオードは約１ＧHzくらいまでの周波数に対応出来るので十分なのです。しかし、携帯電話の周波数はラジオに比べてもっと高く、受信時には８７０MHz帯、送信時には９２５MHz帯にもなります。ですから、ゲルマニウムダイオードの１GHzに対応出来るというものの、最初にやった実験のようにいまいち光り方が物足りなかったのですね。
それでは、ショットキーバリア型ダイオードはといいますと、順方向電圧は約０．２Ｖと若干ゲルマニウムダイオードより劣るのですが、右のグラフで示すように、立ち上がりがとても早いのです。これにより、ショットキーバリア型ダイオードは抵抗値が小さいために電流がとても流れやすくなっていることがわかりますよね。
そしてなんといってもこのショットキーバリア型ダイオードの最大の特徴は高周波対応。ダイオードは整流の際、周波数が高くなると、だんだんリカバリーしにくくなってしまうそうです。
順方向電流が流れている状態で急に逆方向の電圧をかけると、一瞬逆方向に電流が流れてしまいます。この逆方向に流れる電流が止まるまでの時間がショットキーバリア型ダイオードは大変短く、高周波の整流に適しているのです。
その構造を見てみると、普通のダイオードと違って、ＰＮ接合でなく、Ｎ型半導体に直接ショットキーゲートという電極をつけ、金属と半導体の接触面で逆方向電圧を阻止する仕組みになっているようです。

今回使用した、発光ダイオードやゲルマニウムダイオード、特にショットキーバリア型ダイオードは取り扱っているお店が少なく、入手しにくいかも知れませんね。しかし最近ではインターネットで簡単に購入することができるようになりました。
ちなみに今回私が入手した連絡先を記しておきます。

　　　　　　　　　創造科学有限会社オーディオＱ事業部
　　　　　　　　　　　http://www.audio-q.com
　　　　　　　　　　　電話：053-464-6820　ＦＡＸ：053-465-4048

特に「携帯電話 LED点灯キット」は発光ダイオード、ショットキーバリア型ダイオード、ラッピング線（エナメル線の変わりとなるもの）がセットになってて３００円で購入できます。発光ダイオードも赤、緑、青の3色から選択できます。

また、参考までに、携帯電話の中の周波数の変化の様子を調べてみました。

　　左の図のように、例えば、送信時

①喋ったときの周波数は３００～３kHzでADコンバータに入りアナログ信号からデジタル信号に変換されます。

②変調器で①の音声を搬送波にのせます。

③ミキサで②の信号に高い周波数を混ぜ、全体の周波数を上げていきます。

④ＳＡＷフィルターで雑音を取り除きます。

⑤パワーアンプで信号（電力）を強くしてアンテナ分波器に入り、そのときの周波数９２５MHzで送信信号と認識して送り出されます。