電験三種 令和2年度(2020) 理論 問11 過去問解説
次の文章は，可変容量ダイオード（バリキャップやバラクタダイオードともいう）に関する記述である。
可変容量ダイオードとは，図に示す原理図のように（ア）電圧 $V$[V]を加えると静電容量が変化するダイオードである。p形半導体とn形半導体を接合すると，p形半導体のキャリヤ（図中の●印）とn形半導体のキャリヤ（図中の○印）がpn接合面付近で拡散し，互いに結合すると消滅して（イ）と呼ばれるキャリヤがほとんど存在しない領域が生じる。可変容量ダイオードに（ア）電圧を印加し，その大きさを大きくすると，（イ）の領域の幅 $d$ が（ウ）なり，静電容量の値は（エ）なる。この特性を利用して可変容量ダイオードは（オ）などに用いられている。
上記の記述中の空白箇所（ア）〜（オ）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。
- (1) （ア）逆方向，（イ）空乏層，（ウ）広く，（エ）小さく，（オ）無線通信の同調回路
- (2) （ア）順方向，（イ）空乏層，（ウ）狭く，（エ）小さく，（オ）光通信の受光回路
- (3) （ア）逆方向，（イ）空乏層，（ウ）広く，（エ）大きく，（オ）光通信の受光回路
- (4) （ア）順方向，（イ）反転層，（ウ）狭く，（エ）大きく，（オ）無線通信の変調回路
- (5) （ア）逆方向，（イ）反転層，（ウ）広く，（エ）小さく，（オ）無線通信の同調回路
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正解は(1)
使う公式
空乏層の静電容量 $C = \dfrac{\varepsilon S}{d}$（ε：誘電率、S：面積、d：空乏層の幅）
解説
【考え方】空乏層は、コンデンサの「すき間」のように働きます。すき間が広いほど、静電容量は小さくなります。
■1 (ア) かける電圧の向き
逆方向（電流が流れない向き）の電圧をかけて使います。→ (ア) 逆方向
■2 (イ) 空乏層
p形とn形をつなぐと、つなぎ目でキャリヤ（電気を運ぶ粒）が打ち消し合い、キャリヤのない層ができます。→ (イ) 空乏層
「反転層」は、MOSFETで使う別の言葉です。
■3 (ウ)(エ) 幅と静電容量
逆方向の電圧を大きくすると、キャリヤが両側に引っぱられ、空乏層の幅 d が広くなります。→ (ウ) 広く
$C = \dfrac{\varepsilon S}{d}$ なので、d が広いほど静電容量は小さくなります。→ (エ) 小さく
■4 (オ) 使い道
電圧で容量を変えられるので、ラジオなどの同調回路（受けたい周波数に合わせる回路）に使われます。→ (オ) 無線通信の同調回路
答えは(1)ピヨ。
出典：令和2年度（2020） 第三種電気主任技術者試験（電気技術者試験センター）理論 問11