電験三種 R4年度上期 理論 問11 問題と解説

　問 題　　　　　

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VDS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IDが流れる。

ゲート(G)電極に逆方向電圧VGS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ID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。

  •   ア　　　イ　　　ウ　　　エ
  1. 少数　　減少　　増加　　電流
  2. 少数　　増加　　増加　　電流
  3. 多数　　増加　　減少　　電圧
  4. 多数　　減少　　減少　　電流
  5. 多数　　減少　　減少　　電圧

 

 

 

 

 

正解 (5)

　解 説　　　　

(　ア　)に関して、nチャネル接合形FETに対して電圧を加えたときに電流が流れるのは、nチャネルの間を「電子」が移動するためです。よって、(　ア　)には「電子」に相当する言葉を入れれば正解となります。

ここで、nチャネルのnはnegativeの頭文字なので、負の電気をもつ「電子」が多数キャリヤとなります。ちなみに、pチャネルのpはpositiveの頭文字なので、正の電気をもつ「正孔」が多数キャリヤです。

よって、選択肢には「多数」と「少数」がありますが、nチャネルにとっては電子は多数キャリヤとなるので、(　ア　)には「多数」を入れるのが適切です。

(　イ　)と(　ウ　)に関して、問題文には「ゲート(G)電極に逆方向電圧VGSを加えると、pn接合付近に空乏層が形成されて」とヒントが与えられています。空乏層というのは電子も正孔もない場所なので、ここには電流が流れません。

よって、pn接合付近に空乏層が形成されると、下図にようにnチャネル内を電子が通るための幅が狭くなり、その分だけ電流(ドレーン電流ID)は流れにくくなります。

よって、(　イ　)には「減少」、(　ウ　)にも「減少」を入れるのが適切だと判断できます。

(　エ　)に関して、上記のように逆方向電圧VGSを増減させることでドレーン電流IDを制御できるので、FETは電圧制御形の素子といえます。よって、(　エ　)には「電圧」が入ります。

以上から、(　ア　)は「多数」、(　イ　)は「減少」、(　ウ　)は「減少」、(　エ　)は「電圧」となるので、正解は(5)です。

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