このダイオードはどのような役割を果たしますか？

Arduino Unoキットを購入したばかりで、キットに付属している小冊子のすべてのプロジェクトを検討しています。最も単純なLEDおよび抵抗回路から、Arduinoボード、ブレッドボードの感触を得るため、そして約30年間使用されていない私の電子機器の知識を払拭するためです。ダスティングが必要です。

回路の1つは、モーターとNPNトランジスタを使用した電力スイッチングのデモです。私は、ダイオードの機能を除いて、この最も基本的な回路のすべての側面を理解しています。ダイオードの機能は、回路の動作に何の役割も果たさないということです。確かにそこには理由があるので、私の質問は：その理由は何ですか？

このダイオードは、モーターがオフになったときに発生する逆起電力を抑制するためのものです。一般的に、モーターや電磁石のソレノイドなどの誘導負荷がある場合、スイッチを入れると、電流の一部がコイルの周りに磁場を形成するように作用するため、電流が最初に低下します。逆に、スイッチを切るとき、作成されたこの磁場は消散する必要があります。逆起電力ダイオードが配置されていない場合、経路はBJTを通り、ほぼ確実に損傷するか、または回路に応じて他のコンポーネントを損傷します。

ダイオード自体の極性については、一方向に電流を流すと、そのそれぞれの方向に電界が生成されます。ソースを停止すると、そのフィールドは折りたたまれて「静止」位置に戻ります。つまり、電流は一時的に反対方向に流れます。

すべてのリアクティブ（容量性および誘導性）負荷には、この種の「ストレージ」特性があり、設計で考慮する必要がありますが、抵抗性負荷は例外です。支配方程式などについて詳しく知りたい場合は、ウィキペディアを開始するのに適した場所です。または、「The Art of Electronics」、Horowitz and Hill、第3版をお読みください。

モーターは誘導負荷です。

ファラデーの誘導の法則により、時間変化する/変化する電流は、時間をかけて導体を流れる電流の変化に直接比例する大きさの磁場を生成し、（物理学には多くの対称性が存在するため）磁場の変化が電場を生成すると述べています磁場を作成した電流の変化に対抗するものとして現れる導体を取り巻く磁場（電圧差）。これは、電磁誘導のファラデーの式を完成させるレンツの法則によるものです。この誘導では、起電力が時間の経過に伴う磁場の変化率に等しくなります（電流の変化によって引き起こされます）。

ファラデーの法則：逆起電力=（-1）dB / dt電力 Nここで、逆起電力は、変化に対する抵抗を生み出す電流とは反対の電位であり、「-1」はレンツの法則、「dB」は磁束の変化です。 、および「dT」は変化が測定される期間であり、Nは変化する電界内にあるワイヤのコイルの数です。

ワイヤのコイルが多いため、モーターは誘導性です。起動すると、電流がもはや変化せず最大値になるまで逆起電力が電流の変化に抵抗するようにするレンツの法則により、瞬時に最高速度に達するのではなく、ゆっくりと速度を上げます。現在、対応する磁場にエネルギーが保存されています。モーターをオフにしても、モーターは回転し続け、電力を消費する代わりに電力を生成します。元の逆起電力は電源に向かって流れましたが、モーターの速度が低下すると、インダクタンスは電流の変化に抵抗し、電流を順方向にトランジスタコレクターに流れ込ませます。

電流は電子の流れなので、電子はどこかから来なければなりません。トランジスタは、最初に電子を供給していたモーターをグランドに接続します。崩壊する磁場によって誘導された起電力によって「移動」した電子は、ダイオードなしでトランジスタコレクタに集中し、電源から供給される必要があります。そのEMFのリターンパスを提供するダイオードを使用すると、ダイオードとモーターがループを通過した後、ダイオードとモーターを介して消費されます。

そのため、フライバックダイオードを使用すると、電子がモーターの周囲を流れ、電源やトランジスタ（潜在的な損傷の原因となる）に流れることはありません。ゼロに電流。