半導体5【電験3種 理論】FETの制御方式と接合形nチャネルの図記号を判別する！令和5年度下期 A問題11 完全解説

今回は令和5年度下期 理論科目 A問題11を解説します。FET（電界効果トランジスタ）の制御方式や分類、そして図記号が接合形のnチャネルかpチャネルかを判別する穴埋め問題です。

FETはゲート電圧で生じる電界で多数キャリヤを制御する素子で、接合形とMOS形に分類されます。図記号のゲート矢印の向きで、nチャネル（内向き）かpチャネル（外向き）かを見分けます。

令和5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5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5年度下期 A問題11

　FETは、半導体の中を移動する多数キャリヤを(ア)電圧により生じる電界によって制御する素子であり、接合形と(イ)形がある。上の図記号は接合形の(ウ)チャネルFETを示す。

上記の記述中の空白箇所(ア)〜(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	(ア)	(イ)	(ウ)
(1)	ゲート	MOS	n
(2)	ドレイン	MSI	p
(3)	ソース	DIP	n
(4)	ドレイン	MOS	p
(5)	ゲート	DIP	n

出題のポイント：FETの分類と図記号の矢印

FETの制御端子は「ゲート」——門を開け閉めするという意味です。電流の出入口はドレーンとソースで、制御はゲートが担当します。

(イ)は「接合形と対になる分類」を答えます。FETは接合形（JFET）とMOS形（MOSFET）の2種類——MSIやDIPはまったく別の分類です。

(ウ)は図記号の矢印の向きで決まります。矢印はpn接合の順方向（p→n）を表す——内向きならゲートがp形、チャネルがn形なのでnチャネルです。

解説：3つの空欄を順に埋める

空欄	答え	根拠
(ア)	ゲート	電界を作って制御する端子。ドレーン・ソースは電流の出入口
(イ)	MOS	FETは接合形とMOS形の2つに分類される
(ウ)	n	矢印が内向き＝ゲートがp形＝チャネルがn形

(イ)の「MSI」は Medium Scale Integration（中規模集積）——ICの集積度の分類です。「DIP」は Dual In-line Package——ICのパッケージ形状で、どちらもFETの分類ではありません。

(ウ)の矢印の向きは「pn接合の順方向」と覚えます。ダイオードの記号と同じ考え方——矢印はp形からn形へ向きます。

誤答の正体：無関係な略語が紛れ込んでいる

選択肢	(ア)	(イ)	(ウ)	判定
(1)	ゲート	MOS	n	◎
(2)	ドレイン	MSI	p	×
(3)	ソース	DIP	n	×
(4)	ドレイン	MOS	p	×
(5)	ゲート	DIP	n	×（(イ)だけ誤り）

(5)が最も惜しい誤答です。(ア)(ウ)は正しいのに、(イ)が「DIP」——パッケージの名前をFETの分類だと思ってしまったケースです。

(ア)で「ドレイン」「ソース」を選ばないでください。この2つは電流が出入りする端子——制御するのはゲートです。水路にたとえれば、門がゲートです。

☝️ ひっかけの作り方：図記号の矢印は「チャネルの種類」を表すと覚えてください。内向き（ゲート→チャネル）ならnチャネル、外向き（チャネル→ゲート）ならpチャネルです。

深掘り①：FETの図記号を読み解く

FETの図記号は、矢印の向きと本数で種類が分かります。代表的なものを整理しておきましょう。

種類	矢印の向き	縦線	特徴
接合形 nチャネル	内向き（ゲート→チャネル）	実線	本問の図記号
接合形 pチャネル	外向き（チャネル→ゲート）	実線	—
MOS形（エンハンスメント）	基板側の矢印	破線（3分割）	チャネルが最初はない
MOS形（デプレション）	基板側の矢印	実線	チャネルが最初からある

MOS形は縦線が実線か破線かで区別します。破線＝チャネルが途切れている＝エンハンスメント形（ノーマリオフ）、実線＝チャネルがつながっている＝デプレション形（ノーマリオン）——絵が状態を表しています。

矢印の向きはどちらも「pn接合の順方向」です。接合形ではゲートとチャネルの間、MOS形では基板とチャネルの間——場所は違っても意味は同じです。

深掘り②：ゲート・ドレーン・ソースの役割

3つの端子の名前には、それぞれ意味があります。水の流れにたとえると分かりやすいです。

端子	英語	意味	役割
ゲート（G）	gate	門	電界でチャネルの幅・濃さを制御
ドレーン（D）	drain	排水口	キャリヤの出口
ソース（S）	source	源	キャリヤの供給源

「源から排水口へ流れるキャリヤを、門で調節する」——名前がそのまま動作を表しています。門は水を通さない（ゲート電流は流れない）のもイメージどおりです。

バイポーラトランジスタとの対応も押さえておきましょう。ゲート↔ベース、ドレーン↔コレクタ、ソース↔エミッタ——役割が対応しています。

深掘り③：接合形FETとMOSFETの構造の違い

「接合形」と「MOS形」を分けるのは、ゲートの作り方です。ここが違うだけで、性能が大きく変わります。

	接合形FET（JFET）	MOSFET
ゲートの構造	pn接合（逆バイアスで使う）	酸化膜（\(\mathrm{SiO_2}\)）で絶縁
ゲート電流	わずかに流れる（逆方向漏れ電流）	ほぼ完全にゼロ
入力インピーダンス	\(10^{8}\ \Omega\) 程度	\(10^{14}\ \Omega\) 程度
静電気	比較的強い	弱い（絶縁膜が破壊されやすい）
主な用途	アナログ・低雑音増幅	IC・デジタル・パワー

MOSFETのゲート酸化膜は非常に薄い（数 nm）ので、静電気で簡単に破壊されます。だから取り扱いには静電気対策が必須です。

逆に、絶縁されているからこそ入力インピーダンスが極めて高い——長所と短所は表裏一体です。

深掘り④：半導体分野の略語を整理する

(イ)で紛れ込んだMSI・DIPのように、半導体には似た略語が多いです。「何を分類しているのか」で整理しておきましょう。

分類の軸	略語	意味
素子の構造	MOS	Metal-Oxide-Semiconductor
集積度	SSI／MSI／LSI／VLSI	Small／Medium／Large／Very Large Scale Integration
パッケージ	DIP／QFP／BGA	Dual In-line／Quad Flat／Ball Grid Array
回路方式	CMOS／TTL	Complementary MOS／Transistor-Transistor Logic

「集積度」の略語には Integration が入っています。MSI・LSI・VLSI——SI が共通です。これに気づけば、FETの分類ではないと分かります。

「パッケージ」の略語には Package や外形の特徴が入ります。DIP は「2列のピン」——ICを基板に挿すときの形です。

出題履歴：FETの基礎は頻出

FETの分類・端子名・図記号は、半導体分野で繰り返し問われます。図記号から種類を読み取る問題も出るので、矢印の向きの意味を必ず押さえておきましょう。

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】令和6年度下期A問題11（FETの正誤問題）／【理論】令和4年度上期A問題11（接合形FETの動作）

まとめ

(ア)	ゲート（電界で制御）
(イ)	MOS（接合形とMOS形）
(ウ)	n（矢印内向き）
答え	(1)

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・FETの分類（半導体3）：【理論】令和6年度下期 A問題11