チタンを陽極酸化するための電源装置を作ろうとしていたときに、定電流ダイオード(CRD)という便利な部品があることを知りました。いろいろなところに使えそうな部品なので紹介してみます。その前に、まずは、何を作ろうとしたかを簡単に説明しておきます。
チタンの陽極酸化には、直流電源(DC 0〜200V程度)が必要です。電気分解と同じ実験装置になりますが、学校とかにある普通の電源装置ではDC30V程しか出ませんので、もっと高い電圧まで出せる高価な電源装置を購入するか、自作するか、になります。
まず、調光器でAC100VからAC 0〜100Vをつくります。どこの学校にも物理室に「スライダック」があるので、それを利用します。次に整流器ですが、ここではダイオードを使って交流(AC)を直流(DC)に変えます。いわゆる「ブリッジ整流」をするのですが、それだけでは電圧が脈打って一定にならないので、コンデンサを使って平滑化します [このあたりの話は主題から逸れるので略します]。整流器の部品としては、ダイオード４本と容量の大きなコンデンサがあればできるので、数百円〜２千円程度でつくることができます。
さて、その整流器ですが、100Vという高い電圧がかかっていても見かけはなにも変わらず、本当に電気が流れているのかわかりません。そこで、電圧がかかっているときにはLEDが点灯して、見てわかるようにしようと思いました。LEDは2V程度の電圧、10ｍA程の電流があれば光ります。しかし、かける電圧が高すぎると壊れてしまいます。どれだけ高い電圧であろうと決まった一定の値であれば、計算してちょうどよい抵抗を入れることで電圧制限ができますが、高い電圧に合わせて大きな抵抗をつけてしまうと、低い電圧の時に光らなくなってしまいます。どんな電圧がかかっていてもLEDには2Vがかかるようにしなければなりません。これは案外やっかいで、幅広い電圧に対応するには工夫が必要です。
そこで、まず考えたのが「ツェナーダイオード」の利用です。以下で説明をしていますが、2VのツェナーダイオードをLEDに並列に入れてやるだけで、2V以上の電圧がかかってもLEDには2Vしかかからないようになります。しかし、最大定格を超えた電圧をかけると壊れてしまいます。この電圧は高くても50V程度なので、今回の用途では残念ながら壊れてしまいます。
