今回は平成30年度 理論科目 A問題11を解説します。ダイオード・LED・MOSFET・可変容量ダイオード・サイリスタの5つの記述のうち、正しいものを選ぶ問題です。
各素子の動作原理・端子数・順逆バイアスを整理すれば判別できます。MOSFETがゲート電圧でドレーン電流を制御する電圧制御形である、という記述が正しい選択肢です。
出題のポイント

平成30年度 理論科目 A問題11: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 理論科目 【電子理論(半導体等)】 平成30年度 A問題11
半導体素子に関する記述として、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(1)pn接合ダイオードは、それに順電圧を加えると電子が素子中をアノードからカソードへ移動する2端子素子である。
(2)LEDは、pn接合領域に逆電圧を加えたときに発光する素子である。
(3)MOSFETは、ゲートに加える電圧によってドレーン電流を制御できる電圧制御形の素子である。
(4)可変容量ダイオード(バリキャップ)は、加えた逆電圧の値が大きくなるとその静電容量も大きくなる2端子素子である。
(5)サイリスタは、p形半導体とn形半導体の4層構造からなる4端子素子である。
ポイント解説:正しいのはMOSFET=電圧制御形((3))
MOSFETはゲート-ソース間電圧でドレーン電流を制御する電界効果トランジスタで、ゲート電流をほとんど必要としない『電圧制御形』の素子。(3)は正しい記述。
他は誤り:(1)順電圧を加えると電流はアノード→カソードだが、電子(負の電荷)は逆にカソード→アノードへ移動する。(2)LEDは順電圧で発光(逆電圧ではない)。(4)可変容量ダイオードは逆電圧を大きくすると空乏層が広がり静電容量は小さくなる(大きくならない)。(5)サイリスタはpnpnの4層構造だがアノード・カソード・ゲートの3端子素子(4端子ではない)。
問題の解説
STEP1 (3)が正しい理由
MOSFETはゲート電圧でドレーン電流を制御する電圧制御形の素子。ゲートは絶縁されており電流をほとんど流さない。(3)は正しい。
STEP2 他の選択肢の誤り
(1)順電圧時、電子はカソード→アノードへ移動(アノード→カソードは電流の向き)。(2)LEDは順電圧で発光。(4)逆電圧↑で空乏層↑→静電容量↓。(5)サイリスタは3端子素子。
STEP3 結論
正しいのは(3)。
答え:(3)
💡 覚え方
MOSFET=電圧制御形(ゲート電圧でI_D制御)。ダイオード順電圧で電子はカソード→アノード。LEDは順電圧で発光。バリキャップは逆電圧↑で容量↓。サイリスタはpnpn4層で3端子。
⚠️ よくある間違い
電流の向き(アノード→カソード)と電子の移動(カソード→アノード)を混同しない。サイリスタは4層だが端子は3。
まとめ
| (3)MOSFET | 電圧制御形(正) |
| (1)ダイオード | 電子はカソード→アノード |
| (2)LED | 順電圧で発光 |
| (4)(5) | 逆電圧↑で容量↓/サイリスタは3端子 |
| 答え | (3) |
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