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
- 少数 減少 増加 電流
- 少数 増加 増加 電流
- 多数 増加 減少 電圧
- 多数 減少 減少 電流
- 多数 減少 減少 電圧
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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