現代では科学技術の発展によって私たちの生活を豊かにする便利な物が次々と開発され続けています。一般の生活に身近なものというと家電製品が一番わかりやすいと思います。冷蔵庫や照明、洗濯機といった基礎的な生活必需品から、高度なものになるとパーソナルコンピューターや携帯電話まで多種多様です。高度と言っても近年では所持しているのが当たり前なほど普及しています。店頭などで購入すると、完成した製品の外観だけを見ることになり、あとは操作さえできれば問題はありません。しかし実際内部には高度な技術を駆使して作られた電子部品が組み込まれておりさらには、日々進化し続ける半導体を応用することで製品として扱える機能を爆発的に上昇させています。ここではその電子部品や半導体について説明していきます。

受動素子と能動素子による分類と役割

電子部品には数多くの種類が存在し、見た目はもちろんその機能や用途はそれらの組み合わせによって幅を広げることが可能です。分類の仕方にもいろいろありますが、大きく分けると受動素子と能動素子とに分けられます。受動素子は理科でも習うことがある抵抗器やコイル、コンデンサなどがあります。それぞれ電流を抑えたりエネルギーを蓄えたりなど基礎原理にしたがった比較的単純な仕組みと構造になっています。一方能動素子は電流の増幅や自然には起こらない大きな変化を生み出すことができます。能動素子は入力信号を取り入れることでこのようなコントロールを可能にしています。このコントロールが受動素子にはできず能動素子にできるのがなぜかというと、能動素子には一般に半導体が構成に含まれているためです。

トランジスタやダイオードの基礎知識と応用

半導体はそもそも電気を良く通す導体と、電気をほぼ通さない絶縁体との間の性質を持った物質であるためこのような名前になっています。具体的にどういうことかというと、条件によってその低効率を変化させるのです。通常の場合熱を加えてある臨界点に達すると低効率が急激に低下し電流が流れだすことになります。つまり加えるエネルギーの大きさによって電流をコントロールできるようになります。この機能を応用した能動素子はトランジスタやダイオードいったものが代表的です。トランジスタは上で述べたような電流増幅機能に応用できます。ダイオードは絶縁体としての機能も利用しており、スイッチのように扱うことができます。これらのように様々な部品が個々の機能を組み合わせることで家電製品のような高度な仕事をこなすことも可能にしているのです。