構造と動作原理

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構造と動作原理

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/11 08:17 UTC 版)

「マイクロフォン」の記事における「構造と動作原理」の解説

電磁誘導（コイルを永久磁石のそばで振動させ、コイル内の磁束を変化させるとコイルに起電力が発生する）を利用したマイク。コイルはプラスチックフィルムをドーム状に成形した振動板（ダイヤフラム）に固定されていて、そのダイヤフラムが音波を受けて振動し、磁界内でコイルが動くことにより音声信号を得る。

構造と動作原理

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/02/09 20:51 UTC 版)

「補助人工心臓」の記事における「構造と動作原理」の解説

VADはその主な構成要素としてポンプ、脱血管、送血管、その他動作を制御するコントロールユニットや電源供給部から成り、ポンプの動作により心臓から脱血管を通じて吸引された血液が、送血管を通じて大動脈（右心補助の場合は肺動脈）に駆出される。送血管・脱血管は体外設置型VADではそれぞれ皮膚を貫通して体外のポンプと接続されるが、植込型VADではポンプと共に体内に植え込まれ、代わりにポンプの電力供給および制御を担うドライブラインが皮膚を貫通して体外のコントロールユニットに接続する。また植込型では電源供給はAC/DC電源とバッテリーの両方でできるようになっていることが多い。ポンプの駆動方式としては、空気圧によりダイアフラムポンプを駆動する空気圧駆動式や、モーターの回転により駆動する電磁力駆動式がある。またポンプの駆出機構の違いにより、駆出される血流は拍動流（英語版）および定常流（連続流）の2種類のタイプが存在する。動作機構は各機種により大きく異なるが、以下に代表的な機種について概説する。

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/11 08:17 UTC 版)

「マイクロフォン」の記事における「構造と動作原理」の解説

ムービング・コイル型では磁界中にコイルを配置するが、リボン型では薄い金属膜（主としてアルミ箔、新しいものでは耐久性の高いカーボンナノチューブによるものもある）を細長くカットし、細かい折り目をつけたリボン状の導体を、磁極の間の細長いスリットに配置する。音声によって導体であるリボン振動体が磁界中で振動することによって、リボンの両端に起電力が生じ、音声信号が得られる。

構造と動作原理

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/11 08:17 UTC 版)

「マイクロフォン」の記事における「構造と動作原理」の解説

互いに平行な2枚の金属板を近接させるとコンデンサになる。その一方をダイヤフラム（蒸着などにより金属を貼り付けたプラスチックフィルム、または金属薄膜）に置き換えると、振動に応じて電極間の距離が変わるため、音声信号に比例した静電容量の変化が発生する。高抵抗を介して電極間に直流電圧をかけると、静電容量の変化をそれに比例した電圧の変化として取り出すことができる（コンデンサマイクロホンカプセル）。 カプセル自体の出力インピーダンスが高いため、コンデンサマイクの電気的な出力を効率的に取り出す為には、インピーダンスを変換するための前置増幅器（プリアンプ）が必要である。インピーダンス変換素子としては真空管、電界効果トランジスタ(FET)などの極めて高い入力インピーダンスをもったものが用いられ、これは一般にカプセルの近傍に置かれる。 ダイヤフラムと対向する金属板（背極、バックプレート）との間の距離は、一般的に数十μmで、電気容量は数10pF程度である。金属板には全面に渡って小さな穴を開けて空気の流通を妨げないようにし、ダイヤフラムが振動しやすくなっている。ダイヤフラムは加わる電圧によって金属板に吸着しないように、一定の張力をかけて保持されている。そのため、コンデンサマイクロホンの振動系は高域に共振周波数を持つ。中には共振周波数が可聴帯域にあるものもあり、マイクの個性の一つとされている。 以上の「DCバイアス」方式でダイヤフラムに作用させていた直流電圧をMHz帯の低電圧高周波に置き換えたものが「HF(High Frequency)バイアス」、「RFバイアス(Radio Frequency)バイアス」と呼ばれる方式である。振幅や周波数の変調を可聴周波数の音声に変換するので雑音を抑えつつ周波数帯域の上限を伸ばす事が出来る、DCバイアスでは絶縁を保てない多湿な環境や雨天でも性能が落ちないなど有利な点が多い。

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/11 08:17 UTC 版)

「マイクロフォン」の記事における「構造と動作原理」の解説

板状の2枚の電極の間に炭素の粉を入れた構造になっている。一方を固定電極、もう一方を可動電極にして、電極間に直流電流を流しておくと、音声（空気振動）により可動電極が振動し、電極と炭素の粉との接触抵抗が変化する為、両端に音声に比例した電圧の変化、すなわち音声信号が得られる。コーン型のダイヤフラムの中央部に可動電極を設けて、音声から電気信号への変換効率を高めたものもある。頑丈であり、感度は非常に高いが、炭素粉の接触圧-抵抗変化を利用している為に音が歪みやすい。

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/11 08:17 UTC 版)

「マイクロフォン」の記事における「構造と動作原理」の解説

強誘電体などでできた圧電素子を電極で挟み、圧力をかけると圧電効果で電力が得られる。これを利用し、音声（空気振動）により電極を振動させ、電極から音声信号を得る。感度は非常に高いが出力電力は小さい。

構造と動作原理

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/11 08:17 UTC 版)

「マイクロフォン」の記事における「構造と動作原理」の解説

レーザー光を使用して音声振動による光の揺らぎを受光素子で検出して復調する。ドップラー効果による物や、干渉計による物など複数の形式が存在する。

構造と動作原理

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/02/17 15:59 UTC 版)

「ガイガー＝ミュラー計数管」の記事における「構造と動作原理」の解説

GM管はヘリウム、ネオン、またはアルゴンといった不活性ガス、もしくはペニング混合ガスを充填した中空の円筒と、その芯に取り付けられた電極から構成される。円筒と芯の間には数百ボルトの電圧がかけられているが、通常はその間には電流は流れていない。円筒の内壁は陰極とするため、金属またはグラファイトで作られるか、またはそれで表面をコーティングされている。一方、円筒の中心を通る芯が陽極になっている。 GM管に加えられている電圧をだんだん大きくしていくと、電圧を少し変えても入射する放射線に対し、カウント数がほぼ一定となる。このカウント数が一定となる電圧領域をプラトーという。それよりも電圧を上げると放電領域となり再び電圧に比例して出力が大きくなってしまうため、GM管を用いるにはプラトー領域の電圧で使用する必要がある。基本的に、このプラトーの傾きが少ないGM管ほど高性能であるといえ、とくに100Vあたりの放射線量が一定の時のカウント数の増加が5％以内のものが良好とされている。 電離放射線が円筒を通過すると、充填された不活性ガスの分子が電離され、正に帯電したイオンと電子を作り出す。円筒内にかけられた高電場のためにこのイオンは陰極に向かって加速され、電子は陽極に向かって加速される。これらのイオン対は加速によって運動エネルギーを得るので、移動中に衝突した気体分子もまた電離させる。こうして、ガスの中に荷電粒子のなだれが作られる。この現象の結果、陰極から陽極に向かって短く強いパルス電流が（雪崩状に）流れ、このパルスを測定・計数することができる。 この電流が連続的に流れるとパルスの回数を計数できなくなるので、これを防ぐ（クエンチする）仕組みが存在している。外部クエンチングは電極間の高電圧を取り除くために外部の電子機器を用いる方式である。自己クエンチングまたは内部クエンチングは、外部の補助なしに電流を止める設計の管で、内部に微量の多原子有機物ガス（ブタン、エタノール、または臭素や塩素のようなハロゲン）を添加してある。イオンはクエンチガスに衝突するとそれらを解離するためにエネルギーを失うのである。 また、計数が非常に多い場合ではパルスが出力される前に別の放射線が入射してしまい、数え落としが生じてしまう。このため低線量エリアであればほぼ放射線量にカウント数が比例する一次関数のようなグラフになるが、高線量領域になるとこの数え落としにより線量が増えてもカウント数に反映されなくなる。このグラフの傾きが悪くなりはじめたところでは、真の計数Nは N = n 1 − n τ で与えられる。ここでnはカウント数、τは不感時間である。当然、線量を増やしても全くカウント数が増えないほどの高線量ではこの公式は通用しない。 というのも、GM管に放射線が入射するとイオン対が生成されるが、陽イオンのほうが重い（陽子は電子よりも重い）ため電荷が反対の電極に到達する速度に差が生じるため、パルスとして出力されるまでにタイムラグが生じてしまう。このときに別の放射線が入射してもイオン対が生じないのでパルスが出力されない。この時間を不感時間という。一方で陽イオンが陽極から離れた時に放射線が入射すると微弱なパルスが出力されるものの、このパルスが検知できるほど大きくなるのには時間がかかる。これを分解時間という。実用上は不感時間＝分解時間とおいて良い。GM管の分解時間は約10-4秒程度である。あまりに高線量な放射線をGM管によって測定すると、かえって線量が低下してしまうことがある。これは分解時間内にほかの放射線が入ってくるとそのパルスが出力できるまで回復するのにかかる時間を回復時間というが、この回復時間内に更に新しい放射線が入ってくるとまたパルスが成長しきるまでに回復時間がかかり・・・という状態が続いて放射線が一切検知できなくなってしまうためであり、この現象を窒息現象という。上記式のnτが0.2〜0.3を超えたあたりの線量からこの窒息現象がはじまる。 現在最も普及しているタイプは、1947年にシドニー・H・リープソンが発明したハロゲン管である。このハロゲン管の電流発生メカニズムでは、ハロゲン分子をイオン化するのに不活性ガスの準安定状態を利用し効率的に電流を発生させるので、ずっと低い電圧でも動作できる。通常900 - 1,200ボルトが必要なところを400 - 600ボルトで動作するのである。また、有機ガスは再結合せず分解される一方である。1回の放射線の検知で1010個の有機ガスが喪失するため、1020個の有機ガスを封入したGM管であればおよそ1010回の検知が寿命である。その一方で、ハロゲンイオンは再結合するので寿命も長い。しかしながらハロゲンガスを用いたGM管ではプラトーが悪くなる（傾きが大きくなる）ため、有機ガスが用いられた物も多い。

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2014/10/13 15:09 UTC 版)

「強誘電体浮遊ゲートメモリ」の記事における「構造と動作原理」の解説

メモリセル構成としては、ゲート絶縁膜が強誘電体から成るMFS-FET又はMFMIS-FETから成る1T型(トランジスター型)である。 この方式は、強誘電体の残留分極に因る半導体の抵抗変化に拠って、データが0か1かを判別する。ワード線・ビット線及びソースプレートの間に電圧を印加して強誘電体のゲート絶縁膜を任意の方向に分極させる。すると、ドレイン・ソース間のゲート絶縁膜直下の部分がワード線電圧の印加解除後も電荷を帯びた儘の状態になる。 ワード線電圧印加解除後のFETの状態印加解除前のワード線電圧N型FETP型FET正 (+)ON OFF 負 (-)OFF ON 要するに、その後は、ワード線電圧を印加していない状態でもFETを選択的にON又はOFFにできる。これは、見かけ上は閾値電圧が変化することを意味している。故に、ドレイン・ソース間に電圧を印加すると、ゲート絶縁膜の分極状態に依って検出される電流が変わるので、データが0か1かを判別できる。 なお、この方式では、読み出し時に強誘電体膜の分極電荷は変化しないので非破壊読み出し(NDRO)であり、且つ、メモリセルの構造も単純で済む。しかし、現時点では、微細化に伴うFETのゲート絶縁膜界面部分のリーク電流が大きくなるという問題を克服できておらず、実用化は困難である。

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/10/12 03:10 UTC 版)

「強誘電体メモリ」の記事における「構造と動作原理」の解説

FeRAMのセルにはキャパシターが用いられており、この意味においては、DRAMと基本的に類似したセルである。しかし、このキャパシターの極板間の材料には強誘電体が用いられているという点で、FeRAMはDRAMとは大きく異なる。 メモリセル構成としては、FeRAMには大きく分けて2種類が提案されている。具体的には、強誘電体キャパシター（C）とメモリセル選択用のMOSFET（T）を組み合わせる1T1C型（キャパシター型）と、これをベースにして2つのキャパシターを逆向きに分極させることでデータの信頼性を高めている2T2C型である。なお、1T1C型はDRAMと同じメモリセル構成でもある。 更に、この他に、ゲート絶縁膜が強誘電体から成るMFS-FET又はMFMIS-FETを用いる1T型（トランジスター型）が存在し、これは特にFFRAMと呼ばれて区別されている。 FeRAMでは、FETをオンさせただけではビット線にはデータは出力されない。何故ならば、セルであるキャパシターに電圧が印加されない状態では、セルに記憶されているデータが1であるか0であるかは強誘電体膜中に保存されているので、それを読み出すにはソースプレートを駆動してキャパシターに電圧を印加して強誘電体膜中の分極を外部に電荷量として読み出さなければならないからである（これは読み出しに静電容量が極めて大きいセルキャパシターを駆動する時間を必要とすることも意味する。）。従って、FeRAMにおいては、ワード線とビット線以外にも、ソースプレートの駆動線と特定のセルのそれを駆動するためのデコーダー回路が必要となる。 このためFeRAMでは、セルの微細化やアクセス速度の高速化は困難であった。これらの欠点を克服すべく、東芝がChainFeRAMと呼ばれる新しいメモリセル構造のFeRAMを2001年に発表している。 FeRAMのメモリセル 1T1C型及び1T型(最も基本的な構成) 2T2C型 2T2C型のタイミングチャート 回路図中の着色部分は強誘電体キャパシターを示す。