今回は令和4年度下期 理論科目 A問題11を解説します。可変容量ダイオード・定電圧ダイオード・レーザダイオードについて、pn接合に加える電圧が順方向か逆方向かを判別する穴埋め問題です。
ポイントは各ダイオードの動作原理です。可変容量ダイオードは逆方向電圧で空乏層の幅（＝静電容量）を変える。定電圧ダイオード（ツェナー）は逆方向の降伏現象を利用する。レーザダイオードは順方向で電子と正孔を再結合させて発光します。
令和4年度下期 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。
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター「令和4年度下期 第三種電気主任技術者試験」理論科目 A問題11
電験3種 理論科目 【電子理論（半導体等）】 令和4年度下期 A問題11
次の文章は、それぞれのダイオードについて述べたものである。
a. 可変容量ダイオードは、通信機器の同調回路などに用いられる。このダイオードは、pn接合に(ア)電圧を加えて使用するものである。
b. pn接合に(イ)電圧を加え、その値を大きくしていくと、降伏現象が起きる。この降伏電圧付近では、流れる電流が変化しても接合両端の電圧はほぼ一定に保たれる。定電圧ダイオードは、この性質を利用して所定の定電圧を得るようにつくられたダイオードである。
c. レーザダイオードは光通信や光情報機器の光源として利用され、pn接合に(ウ)電圧を加えて使用するものである。
上記の記述中の空白箇所(ア)〜(ウ)に当てはまる語句として、正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。
(ア) (イ) (ウ) (1) 逆方向 順方向 逆方向 (2) 順方向 逆方向 順方向 (3) 逆方向 逆方向 逆方向 (4) 順方向 順方向 逆方向 (5) 逆方向 逆方向 順方向
出題のポイント：「光るものだけ順方向」
3種類のダイオードに、順方向と逆方向のどちらの電圧を加えるかを問う問題です。それぞれが何の現象を使っているかを考えれば、迷わず決まります。
いちばん簡単な覚え方は「光るものだけ順方向」です。レーザダイオードとLEDは順方向、可変容量ダイオードとツェナーダイオードは逆方向——これで3つとも決まります。
可変容量ダイオードは、空乏層をコンデンサの誘電体として使います。逆電圧を大きくすると空乏層が広がり、容量が小さくなる——平行平板コンデンサの \(C=\varepsilon S/d\) と同じ理屈です。
解説：3つのダイオードを順に判定する
| ダイオード | バイアス | 理由 | |
| a | 可変容量ダイオード | 逆方向 | 空乏層の幅を電圧で変え、容量として使う |
| b | 定電圧ダイオード | 逆方向 | 降伏領域で電圧がほぼ一定になる性質を使う |
| c | レーザダイオード | 順方向 | 電流を流して電子と正孔を再結合させ発光 |
aの可変容量ダイオードは「バリキャップ」とも呼ばれます。ラジオの同調回路で、つまみを回す代わりに電圧で周波数を変える——電子同調を可能にした素子です。
bの定電圧ダイオードは、逆電圧をどんどん上げていくと、ある電圧で急に電流が流れ始めます。この「降伏」が起きると、電流が変わっても電圧はほぼ一定——基準電圧源として使えます。
cのレーザダイオードは順方向です。電流を流して電子と正孔をぶつけ、そのエネルギーを光として取り出します——LEDと同じ原理です。
誤答の正体：どれを順方向にしてしまうか
| 選択肢 | (ア) | (イ) | (ウ) | 判定 |
| (1) | 逆方向 | 順方向 | 逆方向 | ×（(イ)(ウ)が逆） |
| (2) | 順方向 | 逆方向 | 順方向 | ×（(ア)が誤り） |
| (3) | 逆方向 | 逆方向 | 逆方向 | ×（(ウ)が誤り） |
| (4) | 順方向 | 順方向 | 逆方向 | ×（全部逆） |
| (5) | 逆方向 | 逆方向 | 順方向 | ◎ |
(3)が最も惜しい誤答です。(ア)(イ)は正しいのに、(ウ)まで逆方向にしてしまった——「ダイオードといえば逆方向で特殊な使い方」という思い込みでしょう。
(4)は3つとも逆になっています。「整流ダイオードは順方向」というイメージから、特殊なダイオードも順方向だと考えたケースかもしれません。
⚠️ よくある間違い
「発光するものは順方向」——電流を流さないと発光しないからです。逆方向では電流が流れないので、光りようがありません。この一点で(ウ)が決まります。
☝️ ひっかけの作り方：フォトダイオードは逆方向です。「光」がつくから順方向と早合点しないでください。光を【出す】のがLED・LD（順方向）、光を【受ける】のがフォトダイオード（逆方向）——向きが逆です。
深掘り①：主なダイオードを一覧で整理する
ダイオードは種類が多く、それぞれ使うバイアスが違います。「何をさせたいのか」で分類すると覚えやすくなります。
| ダイオード | バイアス | 使う現象 | 用途 |
| 整流ダイオード | 順方向で通す | 整流作用 | 電源回路 |
| 可変容量ダイオード | 逆方向 | 空乏層の幅＝静電容量 | 同調回路・PLL |
| 定電圧ダイオード | 逆方向 | 降伏（ツェナー・なだれ） | 基準電圧・保護 |
| 発光ダイオード（LED） | 順方向 | 再結合による発光 | 照明・表示 |
| レーザダイオード（LD） | 順方向 | 誘導放出 | 光通信・光ディスク |
| フォトダイオード | 逆方向 | 光生成キャリヤ | 光検出 |
順方向なのは「電流を流して仕事をさせるもの」、逆方向なのは「電流を流さずに性質を使うもの」——この2分類ですべて整理できます。
ほかにもショットキーバリアダイオード（金属と半導体の接合・高速・低順電圧）、トンネルダイオード（負性抵抗）などがあります。いずれも過去に出題例があります。
深掘り②：降伏現象で電圧が一定になる理由
定電圧ダイオードの \(V\)-\(I\) 特性を見ると、降伏領域でグラフがほぼ垂直になっています。これが「電圧一定」の意味です。
| 領域 | 電圧 | 電流 | 特性 |
| 順方向 | 約0.7 V | 大きく流れる | 普通のダイオードと同じ |
| 逆方向（降伏前） | 0〜降伏電圧 | ほぼゼロ | 絶縁 |
| 逆方向（降伏後） | ほぼ一定 | 急激に増える | 定電圧特性 ✓ |
電流が10倍になっても電圧はほとんど変わりません。だから電源電圧が変動しても、ツェナーダイオードの両端は一定——基準電圧として使えます。
必ず直列に抵抗を入れて使います。抵抗がないと電流が無制限に流れて壊れる——降伏そのものは壊れる現象ではありませんが、電流を制限しないと熱で破壊されます。
深掘り③：可変容量ダイオードが同調回路を変える
LC共振回路の周波数は \(f_0=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}\) です。\(C\) を電圧で変えられれば、周波数も電圧で変えられます。
電圧で選局できる
昔のラジオは可変コンデンサ（バリコン）をつまみで回して選局していました。可変容量ダイオードなら、電圧を変えるだけ——ボタン1つで局を切り替えられます。
さらにPLL（位相同期ループ）と組み合わせれば、周波数をデジタルで正確に制御できます。現代の無線機器は、ほぼすべてこの方式です。
深掘り④：pn接合の応用を俯瞰する
本問に出てきた3つはすべてpn接合の応用です。同じ接合が、使い方次第でまったく違う素子になります。
| 使い方 | 利用する性質 | 素子 |
| 順方向で電流を流す | 整流作用 | 整流ダイオード |
| 順方向で再結合させる | 発光 | LED・レーザダイオード |
| 逆方向で空乏層を広げる | 静電容量 | 可変容量ダイオード |
| 逆方向で降伏させる | 定電圧特性 | 定電圧ダイオード |
| 逆方向で光を当てる | 光起電力・光電流 | フォトダイオード・太陽電池 |
1つの構造から5種類の素子が生まれる——これがpn接合の懐の深さです。「どの性質を使うか」で名前が変わるだけだと理解しておけば、暗記量が大きく減ります。
太陽電池とフォトダイオードは、実は同じものです。発電に使うか、光の検出に使うかの違い——回路の使い方が違うだけです。
⏱️ 本番での進め方
❶ 「光るものだけ順方向」——3つとも一瞬で決まる。
❷ 逆方向＝電流を流さずに性質を使う——容量・降伏・光検出。
❸ 可変容量：逆電圧↑ → 容量↓——頻出の出題ポイント。
❹ ツェナーは必ず直列抵抗と一緒に使う——電流制限が必要。
💡 覚え方
「pn接合は1つ、使い方は5通り」——整流・発光・可変容量・定電圧・光検出。どの性質を使うかで名前が変わるだけだと押さえておけば、個別に暗記する必要がありません。
★重要：平成19年度A問題11とまったく同じ問題
平成19年度A問題11は、本問と完全に同一の問題です。3つの記述も、選択肢の並びも、正答番号(5)まですべて同じ——15年の時を経ての再出題でした。
| 平成19年度 A問題11 | 本問（令和4年度下期 A問題11） | |
| a | 可変容量ダイオード → 逆方向 | 完全に同一 |
| b | 定電圧ダイオード → 逆方向 | 完全に同一 |
| c | レーザダイオード → 順方向 | 完全に同一 |
| 正答番号 | (5) | (5) |
問題文の言い回しがわずかに整理されているだけで、問われている内容は寸分違わず同じです。当サイトで確認している「完全同一ペア」はこれで8組目になります。
⚠️ よくある間違い
「15年前の問題は古すぎる」という判断は危険です。半導体の用語問題は出題パターンが限られるため、過去問がそのまま再利用されやすいのです。
出題履歴：ダイオードのバイアスは定番中の定番
「どのダイオードにどちら向きの電圧を加えるか」は、半導体分野で最も繰り返し問われるテーマです。一覧表で覚えれば、確実な得点源になります。
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19年度A問題11（完全に同一の問題）／【理論】平成30年度A問題11（半導体素子の正誤）
★重要：令和7年度下期にも出題され、正答番号が変わった
この問題は平成19年度・本問（令和4年度下期）・令和7年度下期と3回出題されています。内容はまったく同じで、選択肢の並びだけが変えられました。
| 年度 | 答えの中身 | 正答番号 |
| 平成19年度 A11 | 逆・逆・順 | (5) |
| 本問（令和4年度下期 A11） | 逆・逆・順（同じ） | (5) |
| 令和7年度下期 A11 | 逆・逆・順（同じ） | (2) |
3年度とも答えの中身は同じなのに、令和7年度下期だけ正答番号が(2)です。選択肢の順序が入れ替えられたためで、番号暗記では対応できません。
⚠️ よくある間違い
同じ問題が3回出るということは、それだけ基本的で重要なテーマだということです。「光るものだけ順方向」という覚え方で、いつ出ても確実に得点しましょう。
あわせて解いておきたい記事：【理論】令和7年度下期A問題11（同じ問題・正答(2)）
まとめ
| 可変容量D | 逆方向（空乏層で容量可変） |
| 定電圧D | 逆方向（ツェナー降伏） |
| レーザD | 順方向（再結合で発光） |
| 答え | (5) |
▼あわせて解きたい関連問題
・同型のダイオード問題（半導体1）：【理論】令和7年度下期 A問題11
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