難易度
FETに関する論説問題です。
絞り込みしやすい選択肢が並んでいるため、トランジスタに関する基本的な知識があれば回答できる簡単な問題です。
問題
FETは、半導体の中を移動する多数キャリアをア 電圧により生じる電界によって制御する素子であり、接合形とイ 形がある。
次の記号は接合形のウ チャネルFETを示す。
上記の記述中の空白箇所（ア）～（ウ）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） | |
| （１） | ゲート | MOS | ｎ |
| （２） | ドレイン | MSI | ｐ |
| （３） | ソース | DIP | ｎ |
| （４） | ドレイン | MOS | ｐ |
| （５） | ゲート | DIP | ｎ |
答え
(１)
要点整理
MOSFETとは
MOSFETとは、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)の頭文字を取った呼び方です。
N型半導体と、P型半導体を組み合わせて作られるトランジスタで、NチャネルMOSFETと、PチャネルMOSFETに分かれます。
MOSFETには、以下のような特徴があり、様々な所で使用されています。
MOSFETの長所
・入力インピーダンスが高い。
・オン抵抗が低い。
・小型化がしやすく、集積しやすい。
・高周波に適している。
MOSFETの短所
・大電流を流すのに向かない
・静電気に弱い
N型MOSFET
P型MOSFET
N型MOSFET
N型のMOSFETは
Ｐ型半導体のボディに、Ｎ型半導体のソース・ドレインで構成されます。ゲートは、酸化膜を挟んで端子が形成されます。
MOSFETはゲートに電源を接続して、＋の電圧を印可すると、コンデンサのように酸化膜に＋の電荷が溜まります。
酸化膜の逆側には、－の電荷が溜まっていきます。
溜まった－電荷によって、ドレインとソースのN型半導体間にチャネルと呼ばれる電流が通る経路が形成されます。
ドレイン－ソース間に電圧を印加することで、ソースからドレインに電子が流れますので、電流はその逆の流れとなりドレインからソースに流れます。
ゲート－ソース間電圧\(V_{GS}\)を変化させることで、チャネルのキャリア（－電荷）濃度を操作することができるため、ドレイン電流の電流量を変化させることができます。
以上のように、金属酸化膜半導体（Metal Oxide Semiconductor）で形成したゲート端子に、電圧を印加することで、電界効果（Field Effect）によってキャリアを集めてチャネルを形成します。そうすることで動くトランジスタ（Transistor）であるため、金属酸化膜電界効果トランジスタ（MOSFET）と呼びます。
P型MOSFET
P型のMOSFETは
N型半導体のボディに、P型半導体のソース・ドレインで構成されます。ゲートは、酸化膜を挟んで端子が形成されます。
MOSFETはゲートに電源を接続して、－の電圧を印可すると、コンデンサのように酸化膜に－の電荷が溜まります。
酸化膜の逆側には、＋の電荷が溜まっていきます。
溜まった＋電荷によって、ドレインとソースのP型半導体間にチャネルと呼ばれる電流が通る経路が形成されます。
ソース－ドレイン間に電圧を印加することで、ソースからドレインに電流を流すことができます。
ドレイン－ソース間に電圧を印加することで、ソースからドレインに正孔が流れますので、電流は同じ流れとなりソースからドレインに流れます。
ゲート－ソース間電圧\(V_{GS}\)を変化させることで、チャネルのキャリア（－電荷）濃度を操作することができるため、ドレイン電流の電流量を変化させることができます。
接合型トランジスタ（JFET）とは
JFETとは、接合型電界効果トランジスタ(Junction Field Effect Transistor)の頭文字を取った呼び方です。
電界効果は、電圧を印加することで発生する電界の効果（Field Effect）によってキャリアを集めてチャネルを形成します。そうすることで動くトランジスタ（Transistor）であるためFETと呼びます。
JFETには、以下のような特徴があります。
JFETの長所
・入力インピーダンスが高い。
・小型化がしやすく、集積しやすい。
・高周波に適している。
JFETの短所
・ノイズに弱い
・静電気に弱い
N型JFET
P型JFET
N型JFET
NチャネルのJFETは、ドレイン・ソース間に\(V_{DS}\)の電圧を印加すると、N型半導体のキャリアである電子がソースからドレインに流れます。
※電流は電子の流れの順方向になるので、S→Dに流れます。
ゲート・ソース間に逆バイアス（\(V_{GS}<0\）を印加すると空乏層が拡がります。空乏層により、電子の流れる経路が狭くなるため、電子の流れが抑制されます。
逆バイアス電圧を増加させると、空乏層によって電子の流れる経路がなくなりますので、電流が流れなくなります。
P型JFET
PチャネルのJFETは、ドレイン・ソース間に(V_{DS})の電圧を印加すると、P型半導体のキャリアである正孔がソースからドレインに流れます。
※電流は正孔の流れの逆方向になるので、D→Sに流れます。
ゲート・ソース間に逆バイアス（\(V_{GS}>0\）を印加すると空乏層が拡がります。空乏層により、正孔の流れる経路が狭くなるため、正孔の流れが抑制されます。
逆バイアス電圧を増加させると、空乏層によって正孔の流れる経路がなくなりますので、電流が流れなくなります。
要点整理の適用
FETは、半導体の中を移動する多数キャリアをゲート電圧により生じる電界によって制御する素子であり、接合形とMOS形がある。
次の記号は接合形のｎチャネルFETを示す。
以上より、（１）が答えです。
出典元
令和５年度第三種電気主任技術者試験 理論科目Ａ問題下期問１１
参考書
イラストがとても多く、視覚的に理解しやすいので、初学者に、お勧めなテキストです。
問題のページよりも、解説のページ数が圧倒的に多い、初学者に向けの問題集です。
問題集は、解説の質がその価値を決めます。解説には分かりやすいイラストが多く、始めて電気に触れる人でも取り組みやすいことでしょう。
本ブログの管理人は、電験３種過去問マスタを使って電験３種を取りました。
この問題集の解説は、要点が端的にまとまっていて分かりやすいのでお勧めです。
ある程度学んで基礎がある人に向いています。
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