電験三種 令和4年度(2022) 上期 理論 問11 過去問解説
次の文章は，電界効果トランジスタ（FET）に関する記述である。
図は，nチャネル接合形FETの断面を示した模式図である。ドレーン（D）電極に電圧 $V_{\mathrm{DS}}$ を加え，ソース（S）電極を接地すると，nチャネルの (ア) キャリヤが移動してドレーン電流 $I_{\mathrm{D}}$ が流れる。ゲート（G）電極に逆方向電圧 $V_{\mathrm{GS}}$ を加えると，pn接合付近に空乏層が形成されてnチャネルの幅が (イ) し，ドレーン電流 $I_{\mathrm{D}}$ が (ウ) する。このことからFETは (エ) 制御形の素子である。
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) 少数 (イ) 減少 (ウ) 増加 (エ) 電流
- (2) (ア) 少数 (イ) 増加 (ウ) 増加 (エ) 電流
- (3) (ア) 多数 (イ) 増加 (ウ) 減少 (エ) 電圧
- (4) (ア) 多数 (イ) 減少 (ウ) 減少 (エ) 電流
- (5) (ア) 多数 (イ) 減少 (ウ) 減少 (エ) 電圧
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正解は(5)
解説
【考え方】FET は「ゲートの電圧で、電流の通り道（チャネル）の幅を変える」部品です。
■1 (ア) 電流を運ぶもの
n チャネルの n 形半導体では、数の多いキャリヤ（電気を運ぶつぶ）は電子です。
この多数キャリヤの電子が動いて、ドレーン電流 $I_{\mathrm{D}}$ が流れます。→ (ア) 多数
■2 (イ)(ウ) ゲートに逆の電圧をかける
pn 接合に逆方向の電圧をかけると、空乏層（キャリヤがいない、電気を通さない部分）が広がります。
空乏層が広がった分、n チャネルの幅はせまくなります。→ (イ) 減少
通り道がせまいので、ドレーン電流は減ります。→ (ウ) 減少
■3 (エ) 何で電流を操るか
ゲートにはほとんど電流が流れず、ゲートの「電圧」で電流を変えています。→ (エ) 電圧
（ベース電流で操るふつうのトランジスタは「電流制御形」です。）
答えは(5)ピヨ。
出典：令和4年度（2022） 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