Category: Electronic Circuit

Arduinoやラズパイを触ると、無精に触りたくなります。
ということで、半田ごてセットを購入しました。

机に直置きは怖いので、タオルの上で作業します。

はんだ線を付けても全く溶解しなかったので不可解に思いましたが、ハンダゴテの金属が加熱するのに数分程度時間がかかるようで、少し時間をおいたらハンダ線が溶け始めました。

なんやこの臭いは？　臭いが強烈
作業は室内より室外の方が向いているように思いました。

しかし半田ごてはやりたかったことの一つ。
まあ、一歩前進はしました。

トランジスタとは電子回路において信号を増幅またはスイッチングすることができる半導体素子

– 信号を増幅する
– 回路をオンオフする
– NPNやPNPという順番で半導体を挟んでいる(Eエミッタ、Bベース、Cコネクタ)
– バイポーラ型トランジスタ、ユニポーラ型トランジスタ、フォトトランジスタ、サイリスタなどの種類がある

### トランジスタの使い方
微弱な電流を流してコレクタ電流を増幅させる

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
  pinMode(8,OUTPUT);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  Serial.println("HIGH");
  digitalWrite(8,HIGH);
  delay(2500);

  Serial.println("LOW");
  digitalWrite(8,LOW);
  delay(2500);
}

コンデンサは電気を蓄えたり放電したりする
金属板が絶縁体を挟み込んだ状態となっている
電圧を加えられると放電する
電圧を一定する働きがある
1.電荷を貯める(静電容量)
2.直流電流は通さず、交流電流を通す(充電と放電を繰り返す)
3.周波数が高い交流ほど通しやすい(抵抗の働きをする)

コンデンサ、トランジスタを組み込んで配線を組みます

int count = 0;
boolean discharge = false;

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
  pinMode(8, OUTPUT);
  pinMode(9, OUTPUT);
  digitalWrite(8, HIGH);
  digitalWrite(9, LOW);
  Serial.println("コンデンサの充電開始");
  delay(1000);

}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  count++;

  Serial.print(count);
  Serial.print("秒");
  Serial.print(analogRead(A0) / 1024.0 * 5.0);
  Serial.print("V");
  Serial.print("(");
  Serial.print(analogRead(A0));
  Serial.println(")");

  if(count >= 35 && !discharge){
    digitalWrite(8, LOW);
    digitalWrite(9, HIGH);
    Serial.println("コンデンサの放電開始");
    count = 0; discharge = true;
  }
  delay(1000);
  
}

### マスクROM
メモリセルの内部回路の開放と短絡によって1, 0を記憶する
半導体製造工程には写真の感光技術が利用されるが、基板を覆うマスクパターンによってデータが記録される
データ線ADとデータ線Dが短絡しており、AD=HとなるとD=Hとなる
アドレス線を開放状態にすると、AD=HとしてもD=Lのままである　H, Lに0と1を割り当てて、1ビットを記憶することができる
バイポーラトランジスタを使ったマスクROMはこの原理で動作させてることができる
実用的には消費電力の少ないMOSFETを半導体スイッチとして用いている
マスクROMはIC製造段階で情報を書き込むのでデータを変更することができない

### PROM
一度だけ書き込み可能なROMをPROMという
ヒーズをトランジスタのエミッタ端子とデータ線の間に設けて、これを溶断するかどうかによってH、Lを記憶する
PROM出荷時には全ヒューズが繋がっている
セルにLを記憶するには、電源電圧Vccを高く設定し、ヒューズが溶断されるとLが記憶される
ヒューズ以外にもダイオードを挿入し、pn接合を破壊・短絡してH, Lを表す方法もある

### EPROM
データの正気と再書き込み可能なROMをEPROMという
データの消去に紫外線を使うUV-EPROMと電圧を使うEEPROMがある
装置固有の設定データや利用者情報などの記憶、書き換え頻度の少ない用途に適している

– 書き込み方法
p型半導体基板上にn型半導体を二つ設け、これに電極ドレイン(D)とソース(S)をつける
更にドレイン・ソース間に絶縁層を設け、その上にゲート電極(G)をつける
n型半導体は自由電子が含まれた物質で自由電子の流れが電流
p型半導体は自由電子を含んでいない
ゲートに電圧を加えない状態では電流は流れない(nMOSがオフ)
ゲートに電圧を加えるとゲート、ソース間はコンデンサとして働き、正の電荷がゲート電極に蓄えられる
-> nチャンネルを作り、半導体スイッチとなる　Vgs > Vthでオン、Vgs < Vthでオフ FGの帯電量によってMOSFETのオンオフを決定でき、ROMとして1ビットを記憶させることができる 一度入り込んだ負電荷は電源を切っても消えないので、半永久的にこの状態を保持できる - データ消去 UV-FPROMは紫外線をFGゲートに照射させることで内部電子のエネルギーを増大させ、FGゲートから放出させる このため、IC上部には紫外線照射窓がある EEPROMは電圧によってFGゲートの電子を放出させる　FGゲートの帯電動作と逆 ゲート電圧を0とし、ドレイン電圧を高く設定するとFGゲートの電子がドレイン側に逃げ出して0となる　EEPROMは電圧制御によって1ビット単位で行うことができるが、セルにMOSFETが追加されるため面積が大きくなり大容量化が難しくなる ### フラッシュメモリ メモリセルを幾つかの集合に分割し、消去をブロック単位で行うようにした セルの消去用トランジスタをなくすことでセル面積を抑え、大容量化を図っている 電源を切ってもデータが保持できるので応用は急速に広がっている マザーボードのBIOS、スマホのストレージはフラッシュメモリー UBS, SSDなどもNAND型のフラッシュメモリー フラッシュメモリはTranscend(台湾)、Silicon-Power(ドイツ)、ELECOM、I-O DATA、SanDisk、BUFFALO、GREEN HOUSEなどが生産 EPROMの仕組みは、p型半導体と、s,dのn型半導体に挟まれた絶縁体のゲートでできてるのね。 1ビットでこの仕組みが必要なのに、500GBのSSDって、どれだけpnとデータ線、アドレス線をどうやって少量化して詰め込んでるんやろうか、全く想像が付かない。CPUもそうだけど。 ICメモリの仕組みがわかったところで、アプリケーションの品質には直接は影響はないけど、興味深いところではある。