パワエレ25【電験3種機械】パワー半導体デバイスの定常動作に関する記述（パワエレ24の類題）！平成29年 A問題10 完全解説

2026年7月8日2026年8月8日

電験3種機械科目パワーエレクトロニクス平成29年度 A問題10 デバイスの動作を再確認！誤りはどこにある？

今回は平成29年度機械科目 A問題10を解説します。★パワエレ24（令和5年度下期A問題10）と全く同じ問題文・選択肢の再出題で、パワー半導体デバイスの定常動作に関する記述の誤りを見つける問題です。

サイリスタは、オンのゲート電流が与えられて順方向電流が流れ始めると、その後にゲート電流を取り去っても順方向電流を保持できます。一方、サイリスタ本体は一方向導通のため逆方向電流を流すことはできません。ゲートでオフできない「自己消弧能力なし」と「一方向導通」は別の性質です。

🔁 この問題は繰り返し出題されています
ほぼ同じ問題が【機械】令和5年度下期A問題10 でも出題されています。出題パターンが固定なので、セットで解けば確実な得点源になります。

平成29年度機械科目 A問題10：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種機械科目パワーエレクトロニクス平成29年度 A問題10 問題文 — 平成29年度機械科目 A問題10 問題文

出典：一般財団法人電気技術者試験センター「平成29年度第三種電気主任技術者試験」機械科目 A問題10

電験3種機械科目【パワーエレクトロニクス】平成29年度 A問題10

　電力変換装置では，各種のパワー半導体デバイスが使用されている。パワー半導体デバイスの定常的な動作に関する記述として，誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

（1）ダイオードの導通，非導通は，そのダイオードに印加される電圧の極性で決まり，導通時は回路電圧と負荷などで決まる順電流が流れる。
（2）サイリスタは，オンのゲート電流が与えられて順方向の電流が流れている状態であれば，その後にゲート電流を取り去っても，順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる。
（3）オフしているパワーMOSFETは，ボディダイオードを内蔵しているのでオンのゲート電圧が与えられなくても逆電圧が印加されれば逆方向の電流が流れる。
（4）オフしているIGBTは，順電圧が印加されていてオンのゲート電圧を与えると順電流を流すことができ，その状態からゲート電圧を取り去ると非導通となる。
（5）IGBTと逆並列ダイオードを組み合わせたパワー半導体デバイスは，IGBTにとって順方向の電流を流すことができる期間をIGBTのオンのゲート電圧を与えることで決めることができる。IGBTにとって逆方向の電圧が印加されると，IGBTのゲート状態にかかわらずIGBTにとって逆方向の電流が逆並列ダイオードに流れる。

出題のポイント：サイリスタは逆方向には流せない

(2)の記述が誤りです。サイリスタはいったん導通すればゲート電流を切っても導通を続けますが、それは順方向の電流が流れ続けている限り——逆方向の電流を流すことはできません。

デバイス	オン	オフ	逆方向の電流
ダイオード	制御不能（順電圧で自動）	制御不能	流れない
サイリスタ	ゲート電流で制御可	★制御不能（順電流が0になるまで続く）	★流れない（逆阻止）
パワーMOSFET	ゲート電圧で制御可	制御可	流れる（ボディダイオード内蔵）
IGBT単体	ゲート電圧で制御可	制御可	流れない
IGBT＋逆並列ダイオード	ゲート電圧で制御可	制御可	流れる（ダイオード経由）

「自己保持」と「逆方向に流せる」を混同させるのがこの肢の狙いです。自己保持とは、ゲートを切っても順電流が続くこと——逆方向の話とはまったく別です。

サイリスタの正式名称は「逆阻止三端子サイリスタ」でした。名前に「逆阻止」と書いてあるのですから、逆方向には流せません——用語を正確に覚えていれば、それだけで判定できます。

むしろサイリスタは、順電流が保持電流を下回った時点でオフします。交流回路では電流が自然に0になるタイミングでオフする——これを自然転流（線転流）と呼びます。

ダイオード、サイリスタ、MOSFET、IGBTの順方向電流と逆方向ダイオードの比較 — 素子本体の導通方向と、ボディダイオード・逆並列ダイオードを区別します。

正しい4つの記述を確認する

(1) ダイオードは電圧の極性で決まる

ダイオードには制御端子がありません。順電圧がかかれば導通し、逆電圧なら阻止する——回路の都合で勝手に決まります。流れる電流の大きさは回路電圧と負荷しだい——正しい記述です。

(3) パワーMOSFETのボディダイオード

パワーMOSFETは構造上、ソースとドレインの間に寄生ダイオードを持ちます。意図して付けたものではなく、構造から必然的に生じるもの——だからゲート電圧がなくても逆方向には電流が流れます。

(4) IGBTは自己消弧形

ゲート電圧を与えればオン、取り去ればオフ——サイリスタと違って、オフのタイミングも自由に決められます。これが自己消弧能力で、PWM制御ができる理由でもあります。

(5) IGBTと逆並列ダイオードの組合せ

IGBT単体は逆方向に流せませんが、インバータでは誘導性負荷の電流を還流させる経路が必要です。だから逆並列にダイオードを付ける——この電流はゲートの状態に関係なく流れます。

平成29年度機械A問題10でサイリスタが逆方向電流を流せるとする選択肢2が誤りである解説 — 誤っている記述は選択肢(2)です。

答え誤っているのは (2)です。サイリスタは逆阻止デバイス——「順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる」は明確な誤りです。

サイリスタをオフさせる方法

サイリスタがオフできないなら、直流回路ではどう止めるのでしょうか。回路側で工夫して、無理やり順電流を0にする——これを転流と呼びます。

転流の種類	方法	使われる場面
自然転流（線転流）	交流電源の電流が自然に0になるのを待つ	整流回路、交流電力調整装置
強制転流（自励転流）	コンデンサを使って逆電圧を加え、強制的に電流を0にする	直流回路（チョッパなど）
負荷転流	負荷が容量性で、進み電流により自然に0になる	同期電動機の駆動

強制転流には転流用のコンデンサやリアクトルが必要で、回路が複雑になり損失も増えます——だからIGBTのような自己消弧デバイスが普及すると、サイリスタの出番は減りました。

それでも大容量分野では今も現役です。直流送電（HVDC）や大容量整流器では、扱える電力が桁違い——「オフできない」という制約を回路で解決してでも使う価値があるのです。

⏱️ 本番での進め方
①「サイリスタ＝逆阻止」。逆方向には絶対に流せない。
②「自己保持」と「逆導通」は別の性質。混同させる肢に注意。
③ MOSFETはボディダイオード内蔵、IGBTは外付けが必要。
④ 5肢のうち4肢はデバイスの基本知識。復習に使える。

💡 覚え方
「サイリスタはオンだけ制御でき、オフは電流しだい、逆は絶対に流れない」——この一文だけで誤りが見つかります。

出題履歴：令和7年度下期に同じ問題（答えの番号は違う）

本問とまったく同じ5つの記述が、令和7年度下期 A問題10でも出題されました（パワエレ53：サイリスタは逆方向には流せない）。ただし選択肢の並び順が違うため、正解の番号は (2) と (3) で異なります。

	平成29年度問10（本問）	令和7年度下期問10
誤りの記述	サイリスタの逆導通	同じ
並び順	ダイオード → サイリスタ → MOSFET → IGBT → IGBT＋D	IGBT＋D → ダイオード → サイリスタ → MOSFET → IGBT
正解の番号	(2)	(3)

記述をまるごと1つずらしただけで、正解の番号が変わりました——「答えは(2)」と番号で覚えていたら、令和7年度で失点します。覚えるべきは「サイリスタは逆に流せない」という内容そのものです。

サイリスタのゲート点弧、順方向電流保持、自己消弧能力なし、一方向導通を分けた説明 — 自己消弧能力がないことと、逆方向電流を流さないことは別の性質です。

サイリスタがオンし続ける条件 — 保持電流とラッチング電流

「ゲート電流を取り去っても導通を続ける」のがサイリスタの自己保持です。ただし無条件ではありません——順方向にある程度以上の電流が流れ続けている必要があります。

用語	意味	タイミング
ラッチング電流	ゲート電流を切っても自己保持に移れる最小の順電流	ターンオン直後
保持電流	導通を維持できる最小の順電流。これを下回るとオフする	導通中ずっと

ラッチング電流のほうが保持電流より大きいのが普通です。「オンに入るには勢いが要るが、続けるだけなら少なくてよい」——そういう関係になっています。

ゲートパルスが短すぎて、電流がラッチング電流に達する前にゲートを切ってしまうと、サイリスタはオンしません——誘導性負荷では電流の立ち上がりが遅いので、この失敗が起きやすいのです。

だから実際の点弧回路では、幅の広いパルスや連続パルス列を使います。確実にラッチング電流を超えるまでゲート電流を流し続ける——「オンだけは制御できる」というサイリスタの唯一の武器を、確実に使うための工夫です。

逆に言えば、保持電流を下回れば勝手にオフします。交流回路で電流が0を通過するときに自然にオフするのは、この性質によるもの——自然転流が成り立つ理由でもあります。