鉱石ラジオ

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鉱石ラジオ（こうせきラジオ）（英語：Crystal radio）とは、方鉛鉱や黄鉄鉱などの鉱石の整流作用を利用したAMラジオ受信機のことである。真空管ラジオが普及する以前に広く用いられた。

現在でも、当時の機器を模したキット等が発売されており、科学実験の素材として人気がある。

目次

[編集] 鉱石の整流作用

鉱石ラジオの原理（概要図）

AMラジオ受信機のうち、構造が最も簡単なものは、

から構成される。このうち検波回路に鉱石検波器を用いたものが鉱石ラジオである。

AM（振幅変調）の電波を受信する場合、電波（高周波の電気信号）から音声信号（低周波の電気信号）を取り出す（復調もしくは検波という）には、電流を一方向だけ流す整流作用を持つ素子に電気信号を通す。方鉛鉱、黄銅鉱などの結晶の表面の適切な位置に細い金属線（「猫のひげ」と呼ばれた）を接触させると、整流作用を持つ性質がある。これにより、放送を受信できる。

鉱石へ接触させる金属線（針）の接触位置によって整流作用の状態が大きく変わるため微妙な調整が必要であり、鉱石ラジオはアンテナから受けた電波を電力として利用するため音声信号である電力は小さく、検波によって得られた音声信号も非常に微弱なものである。 そのためレシーバーも微弱な電流を音声に変えられるものが必要になる。当時はマグネチックレシーバーなどが主流だったが、後にロッシェル塩などの結晶を用いた圧電素子を組み込んだクリスタルイヤホンなどが登場する。ちなみに現在のクリスタルイヤホンはロッシェル塩の代わりにセラミックを用いた物が使用されている。

[編集] ゲルマラジオ

ゲルマラジオの実体配線図。ダイオード（検波器）の部分を鉱石と針（鉱石を利用した点接点型検波器）に置き変えれば鉱石検波ラジオになる。

上記の鉱石の代わりに、ゲルマニウムダイオードを用いたラジオをゲルマラジオまたはゲルマニウムラジオと呼ぶ。ゲルマニウムダイオードは鉱石よりも小さく、安定した性能が得られる。ゲルマニウムダイオードが出現した当時は既に真空管が広く使用されており、さらに直後にトランジスタの普及によりトランジスタラジオに取って代わられたため、ゲルマラジオが実用されたのは限られた用途と期間であった。しかし、現在でも電子工作の入門用としては定番のテーマとなっている。

ゲルマニウムダイオードはシリコンダイオードに比べ順電圧が小さく（前者は0.2V程度、後者は0.7V程度）、微弱な電圧でも検波できる特性がある。イヤホンを鳴らすだけの電圧が検出されれば聴けるため、「無電源ラジオ」として若干の需要がある。順電圧とは、ダイオードの電子記号（矢印）のように一方向に流れ始める電圧で、ゲルマニウムダイオードの方が低い電圧から電気を通し、シリコンダイオードはゲルマニウムダイオードよりも高い電圧でなければ流れ難いということ。つまり、ゲルマニウムダイオードはシリコンダイオードよりも電気抵抗が小さく微弱な電流を整流する特性がある。

検波にシリコンダイオードを使用する場合は整流とは逆方向に1.5Vの電圧(逆バイアス)をかけると良い。

[編集] 検波器の入手方法など

点接触型ゲルマニウムダイオード：1N60

日本国内ではゲルマニウムダイオードは既に生産されておらず、国産品はデッドストックのみで、現在入手できるものの殆どが輸入品である。輸入品以外の代替手段としては、ショットキーバリアダイオード（ケイ素ベースの品種等）による代用、デッドストック品、ジャンク品からの部品取り、元来の鉱石を用いた回帰などが見られるようになった。

鉱石の入手方法は、学校教材や鉱物標本のほかに、廃鉱のボタ山や付近の河川に落ちているが、廃鉱は立ち入り禁止の看板がある場合は近寄らず、付近の河原で金色に光る四角または多角形の結晶を入手した方が良い。方鉛鉱は入手が難しく、検波の性能にばらつきがあるが、黄鉄鉱は比較的容易に入手できる上に外れも少ない。

身近なものを検波器に使用することもできる。以下で説明する塹壕ラジオのように身の回りには鉱石の代わりに使用できる物がある。これらを使用して検波の実験を行なうのも勉強になる。代表的なものは錆びた金属である。金属の酸化皮膜には半導体の特性を持つものもあるので、小銭入れの中から古めの硬貨を選んで使って見ると良いだろう。十円硬貨が比較的成功しやすいとの情報もある。あとはエンピツの芯やシャープペンシルの芯、錆びたカミソリやカッター、道端に落ちている金属片なども試して見ると良い。

[編集] 主な構造的分類

もっとも構造が単純なものは塹壕ラジオである。塹壕ラジオは適当な板、木片（角材）、銅線、安全ピン、ゼムクリップ、カミソリの刃、エンピツの芯などでラジオを作るものである。　銅線を角材に巻いてコイルを作り、検波器は安全ピンに縛り付けたエンピツの芯をカミソリに接触させるものである。チューニングはコイルの任意の場所に針金を接触させ対応する周波数に当たる巻き数を得る。このラジオは戦時中に塹壕に缶詰となったアメリカ兵が暇つぶしに作った有名なラジオである。

昭和初期に流行したμ同調式ゲルマラジオは、コイルの中に棒状のフェライトを出し入れして同調（チューニング）するラジオで、検波器はゲルマニウムダイオードが主流である。構造に無駄が無く、非常に工夫され小型のものが多く作られた。学研の科学の付録でこのμ同調式ゲルマラジオを作った事のある人も多いだろう。

現在では贅沢な部品を使って楽しむことができる。図にあるように、コイル、バリコン、ゲルマニウムダイオードを使用するものである。このゲルマニウムラジオの場合、図にあるような単純なものから、ゲルマラジオ専門のコミュニティーともなるとダイオードのブリッジ回路まで利用した非常に高性能なものまである。 中には、変圧器（トランス）の昇圧を使用して電波の電力のみでスピーカーを鳴らしたり、とてつもない巻き数のコイルを内蔵したスピーカーの自作を行なう者まで様々。また、コイルやバリコンなどの部品に最高のものを使用するなど、その楽しみ方は多様で奥も深い。

[編集] 出典

ウィキメディア・コモンズ
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[編集] 解説

[編集] 特許


[編集] 関連項目

[編集] 外部リンク

鉱石ラジオ、ゲルマラジオ関連
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最終更新 2009年10月31日 (土) 17:24 （日時は個人設定で未設定ならばUTC）。
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