電験三種 令和7年度(2025) 上期 理論 問11 過去問解説
次の文章は，図1及び図2に示す原理図を用いてホール素子の動作原理について述べたものである。
図1に示すように，p形半導体に直流電流 $I$[A]を流し，半導体の表面に対して垂直に下から上向きに磁束密度 $B$[T]の平等磁界を半導体に加えると，半導体内の正孔は進路を曲げられ，電極①には(ア)電荷，電極②には(イ)電荷が分布し，半導体の内部に電界が生じる。また，図2のn形半導体の場合は，電界の向きはp形半導体の場合と(ウ)である。この電界により，電極①−②間にホール電圧 $V_\mathrm{H}$[V]が発生し，それは直流電流 $I$[A]にほぼ(エ)する。
上記の記述中の空白箇所(ア)〜(エ)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)負 (イ)正 (ウ)同じ (エ)反比例
- (2) (ア)正 (イ)負 (ウ)同じ (エ)反比例
- (3) (ア)負 (イ)正 (ウ)同じ (エ)比例
- (4) (ア)正 (イ)負 (ウ)反対 (エ)比例
- (5) (ア)負 (イ)正 (ウ)反対 (エ)比例
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正解は(4)
使う公式
ホール電圧 $V_\mathrm{H} = R_\mathrm{H}\dfrac{IB}{d}$（$V_\mathrm{H}$：ホール電圧[V]、$R_\mathrm{H}$：ホール係数[m³/C]、I：電流[A]、B：磁束密度[T]、d：半導体の厚さ[m]）
解説
【考え方】磁界の中を動く電荷が、どちらに曲げられるかを考えます。p形は正孔（プラス）、n形は電子（マイナス）が動きます。
■1 (ア)(イ) p形のとき
磁界の中を動く電荷は、フレミングの左手の法則の向きに力を受けます。
p形では、正孔（電子がぬけた穴で、プラスの電荷としてはたらく）が電流と同じ向きに動きます。
図では、正孔は電極①のほうへ曲げられます。
なので、電極①に正、電極②に負の電荷がたまります。→ (ア) 正、(イ) 負
■2 (ウ) n形のとき
n形では、電子（マイナスの電荷）が電流と反対向きに動きます。
動く向きも電荷の符号も反対なので、受ける力の向きは正孔と同じで、電子も電極①のほうへ曲げられます。
すると電極①には負の電荷がたまり、p形と符号が反対になります。
なので、電界の向きも反対です。→ (ウ) 反対
■3 (エ) ホール電圧と電流
公式 $V_\mathrm{H} = R_\mathrm{H}\dfrac{IB}{d}$ のとおり、ホール電圧は電流 I に比例します。→ (エ) 比例
答えは(4)ピヨ。
出典：令和7年度（2025） 上期 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