今回は平成26年度 理論科目 A問題12を解説します。ダイオードの逆飽和電流・太陽電池・発光ダイオード・定電圧ダイオード・可変容量ダイオードに関する5つの記述のうち、誤っているものを選ぶ問題です。
各素子がどのバイアス（順方向／逆方向）で動作するかを整理すればわかります。定電圧ダイオード（ツェナー）は逆電圧の降伏現象を利用する点がポイントで、『順電圧の降伏』とする記述が誤りです。
平成26年度 理論科目 A問題12：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。
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「平成26年度 第三種電気主任技術者試験」理論科目 A問題12
電験3種 理論科目 【電子理論（半導体等）】 平成26年度 A問題12
半導体のpn接合を利用した素子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）ダイオードにp形が負、n形が正となる電圧を加えたとき、p形、n形それぞれの領域の少数キャリヤに対しては、順電圧と考えられるので、この少数キャリヤが移動することによって、極めてわずかな電流が流れる。
（2）pn接合をもつ半導体を用いた太陽電池では、そのpn接合部に光を照射すると、電子と正孔が発生し、それらがpn接合部で分けられ電子がn形、正孔がp形のそれぞれの電極に集まる。その結果、起電力が生じる。
（3）発光ダイオードのpn接合領域に順電圧を加えると、pn接合領域でキャリヤの再結合が起こる。再結合によって、そのエネルギーに相当する波長の光が接合部付近から放出される。
（4）定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）はダイオードにみられる順電圧・電流特性の急激な降伏現象を利用したものである。
（5）空乏層の静電容量が、逆電圧によって変化する性質を利用したダイオードを可変容量ダイオード又はバラクタダイオードという。逆電圧の大きさを小さくしていくと、静電容量は大きくなる。
出題のポイント：定電圧ダイオードは「逆」電圧で使う
pn接合を使った5つの素子について、誤りを1つ選ぶ問題です。急所は(4)の「順電圧・電流特性の急激な降伏現象」——正しくは「逆電圧」です。
降伏（ブレークダウン）は逆方向で起きる現象です。逆電圧を上げていくと、ある電圧で急に電流が流れ始める——順方向では降伏という言葉は使いません。
他の4つは、いずれも丁寧に書かれた正しい記述です。とくに(1)と(5)は「言われてみればそのとおり」だが自分では気づきにくい内容——読み込む価値があります。
解説：5つの記述を1つずつ検証する
| 選択肢 | 素子 | 判定 | 内容の要点 |
| (1) | ダイオード（逆方向） | ○ | 少数キャリヤにとっては順方向 → わずかに電流が流れる |
| (2) | 太陽電池 | ○ | 電子がn形、正孔がp形へ集まり起電力 |
| (3) | 発光ダイオード | ○ | 順電圧で再結合し、そのエネルギーに応じた波長の光 |
| (4) | 定電圧ダイオード | × | 「順電圧」が誤り。正しくは逆電圧（★誤り） |
| (5) | 可変容量ダイオード | ○ | 逆電圧を小さくすると容量は大きくなる |
(1)の記述は非常に的確です。逆電圧は多数キャリヤにとっては障壁を高くする向きですが、少数キャリヤにとっては逆に「坂を下る」向き——だからわずかな電流（逆方向飽和電流）が流れます。
(5)は「小さくしていくと大きくなる」という、2回反転した言い回しです。逆電圧↓ → 空乏層↓ → 容量↑——丁寧に追えば正しいと分かります。
誤答の正体：「順」と「逆」の1文字
(4)は「順電圧」を「逆電圧」に変えれば正しい記述になります。たった2文字の差し替え——読み飛ばすと気づきません。
| 記述 | 正しい内容 |
| 「順電圧・電流特性の急激な降伏現象」 | 「逆電圧・電流特性の急激な降伏現象」 |
降伏は逆方向でしか起きません。順方向は約0.7 Vで素直に導通するだけ——「急激な降伏」という現象自体がありません。
(5)を誤りだと思ってしまう人も多いでしょう。「逆電圧を小さくすると容量が大きくなる」——普段は「逆電圧を大きくすると容量が小さくなる」と覚えているので、裏返しの表現に戸惑います。同じことを言っています。
⚠️ よくある間違い
正誤問題では「順／逆」「大／小」「増／減」の1語が入れ替えられます。用語や文脈が正しくても、この1語で誤りになる——キーワードだけ拾い読みすると引っかかります。
☝️ ひっかけの作り方：(5)のような「二重の裏返し表現」は意図的です。「小さくすると大きくなる」——混乱させて誤りだと思わせるのが狙いでしょう。落ち着いて \(C=\varepsilon S/d\) に戻れば判定できます。
深掘り①：逆方向飽和電流とは何か
(1)で述べられている「極めてわずかな電流」を、もう少し詳しく見ておきましょう。
| キャリヤ | 逆電圧のとき | 結果 |
| 多数キャリヤ（n形の電子、p形の正孔） | 障壁が高くなり越えられない | 流れない |
| 少数キャリヤ（n形の正孔、p形の電子） | 坂を下る向きなので加速される | わずかに流れる |
少数キャリヤは熱で生成される分しかないので、電流は極めて小さい（µA〜nAオーダー）です。しかも電圧を上げてもほとんど増えない——だから「飽和」電流と呼ばれます。
温度が上がると少数キャリヤが増えるので、逆方向飽和電流も増えます。おおよそ10 ℃で2倍——高温では逆方向の漏れが無視できなくなります。
深掘り②：LEDの波長は何で決まるか
(3)の「そのエネルギーに相当する波長の光」——再結合で放出されるエネルギーが波長を決めます。
| 材料 | バンドギャップ | 波長 | 色 |
| GaAs | 1.42 eV | 約870 nm | 赤外 |
| GaAsP | 約2.0 eV | 約620 nm | 赤 |
| GaP | 2.26 eV | 約550 nm | 緑 |
| GaN | 3.4 eV | 約450 nm | 青 |
青色LEDが遅れた理由は、バンドギャップの広い良質な結晶が作れなかったからです。窒化ガリウム（GaN）の結晶成長技術が確立して初めて実現——2014年のノーベル賞につながりました。
白色LEDは、青色LEDに黄色の蛍光体を組み合わせて作ります。青と黄が混ざると白に見える——蛍光ランプと同じ「蛍光体で色を変える」発想です。
深掘り③：pn接合素子の性質を一覧にする
本問に出てきた5つの素子を、バイアスと使う現象で整理しておきましょう。
| 素子 | バイアス | 使う現象 | 覚え方 |
| 整流ダイオード | 順（通す）／逆（止める） | 整流作用 | 基本 |
| 太陽電池 | 無バイアス | 光起電力 | 光を入れて電気 |
| 発光ダイオード | 順方向 | 再結合発光 | 電気を入れて光 |
| 定電圧ダイオード | 逆方向 | 降伏 | 逆で壊れかけを使う |
| 可変容量ダイオード | 逆方向 | 空乏層の容量 | 逆で空乏層を広げる |
「光るものは順方向、それ以外の特殊用途は逆方向」——この原則で大半が判定できます。太陽電池だけは無バイアス（自分で電圧を作る）という点が例外的です。
整流ダイオードだけは両方向を使う——順方向で通し、逆方向で止めるのが仕事だからです。他の素子は片方向だけを使います。
深掘り④：正誤問題で「順／逆」が狙われる理由
半導体の正誤問題では、バイアスの向きが最もよく狙われます。理由は簡単で、1文字変えるだけで誤りになるからです。
| 素子 | 正しいバイアス | 誤りにされやすい記述 |
| LED・レーザダイオード | 順方向 | 「逆電圧で発光」 |
| 定電圧ダイオード | 逆方向 | 「順電圧の降伏」（★本問） |
| 可変容量ダイオード | 逆方向 | 「順電圧で容量が変わる」 |
| フォトダイオード | 逆方向 | 「順電圧で光を検出」 |
選択肢を読むときは、まずバイアスの向きだけを拾う——それだけで誤りが見つかることが多いです。本問もこの方法で(4)にたどり着けます。
次に狙われるのが「大小・増減」です。容量が大きくなるか小さくなるか、電流が増えるか減るか——この2点を確認すれば、半導体の正誤問題はほぼ攻略できます。
⏱️ 本番での進め方
❶ 降伏は逆方向でしか起きない——「順電圧の降伏」は即座に誤り。
❷ まずバイアスの向きだけを拾い読み——誤りが見つかりやすい。
❸ (5)の「小さくすると大きくなる」は正しい——二重の裏返しに惑わされない。
❹ 逆方向でもわずかに電流が流れる——少数キャリヤによる飽和電流。
💡 覚え方
「降伏は逆方向の現象」——順方向はただ導通するだけで、降伏という劇的な変化はありません。「壊れそうな領域を使う」のが定電圧ダイオード——それは逆方向です。
出題履歴：pn接合素子の正誤は毎年出る
各種ダイオードの性質を問う正誤問題は、半導体分野の主力です。素子ごとにバイアスの向きと使う現象を対応づけておけば、どの記述が誤りかすぐ分かります。
この分野はほぼ毎年どこかで出題されます。手を動かして解ける状態にしておけば、本番で確実に得点できます。
あわせて解いておきたい記事：【理論】平成30年度A問題11（半導体素子の正誤）／【理論】令和2年度A問題11（可変容量ダイオード）
まとめ
| (4)誤り | ツェナーは逆電圧の降伏（順電圧ではない） |
| (1) | 逆バイアスの逆飽和電流（正） |
| (2)(3) | 太陽電池・発光ダイオード（正） |
| (5) | 逆電圧を小→容量大（正） |
| 答え | (4) |
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・各種ダイオードのバイアス（半導体8）：【理論】令和4年度下期 A問題11
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