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2009/11/08

5分でわかるデジタル家電のABC Vol.085

5分でわかるデジタル家電のABC Vol.085
【DRAMのデータ保存に使うコンデンサ・・・DRAMの謎2】
発行:2009.11.08 23:00
配信数:まぐまぐ:1368部 melma!:490部
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【目次】
1.データの保存方法
2.コンデンサ
3.どうして揮発性なのか
4.DRAMの原理
5.まとめ
6.次回予告
7.編集後記
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【このメールマガジンの登場人物】

X君:
大学生。法律の勉強をしているらしい。
2週間に1回ぐらいの割合で、【私】の家に遊びに来る。
忙しい時は、遊びに来なくなるので注意。

私:
電機メーカで、デジタル家電の研究開発に従事している。
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【1.データの保存方法】

X君
「それにしても、不思議ですよね。
フラッシュメモリは、電源を切ってもデータは消えないのに、
DRAMは、電源が無いとデータが消えてしまうなんて」

私
「フラッシュメモリとDRAMでは、データの保存方法が違うからね」

X君
「フラッシュメモリは、えーっと・・・
浮遊ゲートの中にデータを貯めておくんでしたよね?」

私
「うん、その通り。よく覚えているね」

X君
「そりゃまあ、これだけ話を聞いていれば、少しは覚えますよ」

私
「フラッシュメモリは、
浮遊ゲートにデータ(電子)を保存しておくのだけれど、
DRAMは、何と、コンデンサ(キャパシタ)を使うのだね」

X君
「はあ・・・コンデンサですか?
聞いたことがあるような気もしますが、一体どんなものなんです?」

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【2.コンデンサ】

私
「コンデンサというのは、
電荷(電気)を貯めることができるものだよ。

英語ではキャパシタ(capacitor)という方が一般的かな。
この前、イギリス人のエンジニアと話をしていたら、
やっぱり、キャパシタと言っていた」

X君
「で、そのコンデンサとかキャパシタとかいうものは、
電荷を貯めるとか言うことですが、どんな原理なのでしょうか?」

私
「基本的には、薄い金属板を二枚重ねたような形状をしている」

X君
「二枚の金属板ですか?」

私
「この金属板に電圧を掛けると(電位とか電界ともいう)、
電荷が貯められるんだ。まあ、とりあえず今回はDRAMの話だから、
詳しい説明を省くけれど、これが基本的な原理」

X君
「まあ、あまりよく分かりませんでしたが、
とにかく、電気を貯められるものなんですね」

私
「そう。コンデンサは、多くの電子部品として売られている。
ちょっと前までは、リード線が付いたタイプのものが主流だったが、
今では、【チップコンデンサ】というものも多くあるよね。

携帯電話など小型になった理由の一つが、
コンデンサなどの部品の小型化だ。

で、このコンデンサは、日本メーカのものが広く使われており、
有名どころは、村田製作所、それから京セラ。

マニアックなところでは、米国ATCなんか高周波用では定評がある」
(以上のメーカは、セラミックコンデンサの例)

X君
「何か、コンデンサについては思い入れがあるようですが、
DRAMの話の続きをお願いします」

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【3.どうして揮発性なのか】

私
「そうだった。
コンデンサについては語り尽くせない程の思い出があるけれど、
今日はDRAMの話だったね」

X君
「DRAMはコンデンサにデータを貯めるとかいう話です」

私
「コンデンサは、電荷(電気)を貯めることが出来る
という話をしたけれど、電荷の有無で、1bitの情報を記憶する」

X君
「また難しい話になりました」

私
「通常は、コンデンサに電荷が有るときを"1"とするだろうね。
つまり、コンデンサに充電すると、"1"のデータが記憶できる」

X君
「そうなんですか」

私
「コンデンサ内に電荷が有る状態を"1"、無い状態を"0"とすれば、
ほら、二進数で情報を表すことが出来るよね?」

X君
「うーん、まあそうですね」

私
「ところで、コンデンサの欠点は、
時間が経つと勝手に放電してしまうことだ。
コンデンサの容量によっては、放電時間も遅いものがあるけれど、
DRAM内部に使われるようなコンデンサは、放電も早い」

X君
「分った!だから、【揮発性】なんですね。
つまり、コンデンサが勝手に放電してしまうのが
【揮発性】の理由だということだったんですね?」

私
「そう、今日は冴えているね」

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【4.DRAMの原理】

X君に説明したように、DRAMのデータ保存には、
コンデンサ(キャパシタ)が使われています。

コンデンサは、電荷(電気)を貯めておくことができる部品です。
電荷が有る状態を"1"、無い状態を"0"とすれば、
2進数で表したデータを保存することができますね。

しかし、コンデンサの欠点の一つは、電荷の自然放電です。

せっかく貯めたデータも、
時間が経つと放電してなくなってしまうのです。

だから、DRAMは【揮発性】なのです。

放電を防止するために、
DRAM内部で頻繁に【リフレッシュ】という動作をしています。

フラッシュメモリは、浮遊ゲート内部に電子を貯めていました。
浮遊ゲートは絶縁されており、
電子が外部に逃げていくことはありませんでした。

DRAMと、フラッシュメモリには、そういう違いがあるのです。

DRAMの続きは次回。

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【5.まとめ】

(1)DRAMのデータ保存には、コンデンサ(キャパシタ)が使われる。

(2)コンデンサに電荷が有る状態を"1"、無い状態を"0"とする。

(3)DRAMが【揮発性】メモリである理由は、
コンデンサが自然に放電してしまうためである。

(4)コンデンサの放電を防止するために、
DRAMは【リフレッシュ】動作が必要になる。
(電源を切ると【リフレッシュ】ができないのでデータは消える)

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【6.次回予告】
その後は、こんな感じでいきたいと思います。
(予定は未定です)

DRAM、SRAM 
携帯電話端末端末(赤外線通信)
国際通話サービス
携帯電話方式(W-CDMA(FOMA),LTE(S3G),iモード)
(800MHz,2.1GHzの違い)
無線LAN、WiMAXなど。
ビデオ、CD、DVD。
太陽電池  
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【7.編集後記】

今回はコンデンサの話が出ましたが、
コンデンサについては、多くの思い出があります。

それについては、いつか機会があったら書くことにしますが、
セラミックキャパシタと呼ばれる部品は、
殆ど全てのデジタル家電に使われていると思います。

形状がシンプルで美しいので、私が好きな部品の一つです。

X君
「好きな部品というのがあるんですね。エンジニアは不思議です」

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