次の文章は,それぞれのダイオードについて述べたものである。a.可変容量ダイオードは,通信機器の同調回路などに用いられる。…
理論 第11問
次の文章は,それぞれのダイオードについて述べたものである。a.可変容量ダイオードは,通信機器の同調回路などに用いられる。このダイオードは,pn 接合に[ア]電圧を加えて使用するものである。b.pn 接合に[イ]電圧を加え,その値を大きくしていくと,降伏現象が起きる。この降伏電圧付近では,流れる電流が変化しても接合両端の電圧はほぼ一定に保たれる。定電圧ダイオードは,この性質を利用して所定の定電圧を得るようにつくられたダイオードである。c.レーザダイオードは光通信や光情報機器の光源として利用され,pn 接合に[ウ]電圧を加えて使用するものである。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。
- (1)(ア): 逆方向 (イ): 順方向 (ウ): 逆方向
- (2)(ア): 順方向 (イ): 逆方向 (ウ): 順方向
- (3)(ア): 逆方向 (イ): 逆方向 (ウ): 逆方向
- (4)(ア): 順方向 (イ): 順方向 (ウ): 逆方向
- (5)(ア): 逆方向 (イ): 逆方向 (ウ): 順方向
正答 (5)
正答は (5)。
【a 可変容量ダイオード = 逆方向電圧】
可変容量ダイオード(バラクタダイオード)は、ピー・エヌ接合の空乏層を誘電体、両側の領域を電極と見立てて、コンデンサとして使うものです。逆方向電圧を加えると空乏層が広がり、コンデンサでいえば極板間隔が広がるので静電容量は小さくなります。逆方向電圧を加減すれば静電容量を連続的に変えられるため、同調回路の共振周波数を電圧で調整する用途に使われます。順方向にすると電流が流れてしまい、コンデンサとして働きません。よって(ア)は逆方向で、(2)(4)は外れます。
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【b 定電圧ダイオード = 逆方向電圧】
ピー・エヌ接合に逆方向電圧を加えて大きくしていくと、ある電圧で急に電流が流れ出す降伏現象が起こります。この降伏電圧の付近では、電流が大きく変わっても接合両端の電圧はほとんど変わりません。この性質を利用して一定電圧を取り出すのが定電圧ダイオード(ツェナーダイオード)です。よって(イ)も逆方向で、(1)は外れます。
【c レーザダイオード = 順方向電圧】
レーザダイオードや発光ダイオードは、順方向電圧を加えて電子と正孔を接合部へ送り込み、再結合するときに放出されるエネルギーを光として取り出します。電流を流さなければ発光しませんから、順方向でなければなりません。よって(ウ)は順方向で、三つとも逆方向としている(3)は外れます。
【結論】
逆方向・逆方向・順方向 の組合せをもつ (5) が正答です。
【整理の仕方】
半導体素子は「電流を流して働くもの」と「電流を流さずに電界の働きを使うもの」に分けると覚えやすくなります。光を出す素子や増幅する素子は前者で順方向、容量を変える素子や降伏を使う素子は後者で逆方向です。なお、光を受けるほうのうちフォトダイオードは逆方向電圧を加えて使い、光を出す素子とは逆になる点にも注意してください。太陽電池は外から電圧を加えず、光で生じる起電力(光起電力)をそのまま電力として取り出して使います。
出典:令和4年度下期第三種電気主任技術者 理論科目 問11(一般財団法人 電気技術者試験センター 公表)出典元ページ
最終更新日
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