電験三種｜トランジスターの要点

電験三種【理論】ではトランジスタの仕組みについて問われる問題が出題されます。

トランジスタの構造

トランジスタはp形半導体とn形半導体でできており、3つの半導体でサンドイッチを作ったような構造をしています。

3つの半導体それぞれに端子が接続されており

• B：ベース
• C：コレクタ
• E：エミッタ

と呼びます。

トランジスタの動作原理

C-E間だけに電圧を加えた場合、
n-pの順で接続されている上側では空乏層が広がり、電流が流れることができません。

そこで、B-E間にも電圧を加えることでB-E間には電子の移動を起こし、エミッタ側の電子が移動しやすい環境を作る必要があります。

電流増副作用

エミッタ電流\(I{}_E\)は、ベース電流\(I{}_B\)とコレクタ電流\(I{}_C\)の和で求められます。

$$I{}_E=I{}_B+I{}_C$$

また、コレクタ電流\(I{}_C\)とベース電流\(I{}_B\)の比を電流増幅率といいます。

$$h{}_{FE}=\frac{I{}_C}{I{}_B}$$

トランジスタの特性

電界効果トランジスタ

nチャネル形の場合は、上図のpとnがそれぞれ入れ替えた構造になります。

電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor）の頭文字をとりFETと呼ばれることもあります。

電界効果トランジスタの動作原理

接合型FETでは空乏層の大きさをコントロールし、流れる電流の大きさを変化させています。

絶縁ゲート形（MOS FET）にはエンハンスメント形とデプレッション形があります。

エンハンスメント形は、ゲート電圧を加えてキャリアの通り道を広げます。

一歩、デプレッション形は、あらかじめチャネル（キャリアの通り道）を作っておき、ゲート電圧によって道を狭くします。

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この分野が出題年度
H23,H17,H16,H15,H11