令和6年度 下期 理論 問11
電界効果トランジスタ（FET）の分類と動作に関する記述の誤りを見つける
出典：一般財団法人 電気技術者試験センター 令和6年度 下期 第三種電気主任技術者試験 理論科目 問題（問題文・選択肢は改変せず、公開PDFの該当ページをそのまま掲載しています）
解説
「誤っているものを選べ」なので、正しい記述を4つ消していく。
(1) FET はゲートの構造で、pn接合を使う接合形と、金属・酸化膜・半導体を重ねた MOS 形に分けられる。正しい。
(2) ドレーンとソースの間で電流が流れる通路（チャネル）には、電子が流れる n チャネルと、正孔が流れる p チャネルがある。正しい。
(3) MOS 形は、ゲート電圧ゼロのときにチャネルがすでにあるデプレション形と、ゲート電圧をかけて初めてチャネルができるエンハンスメント形に分けられる。正しい。
(4) FET はゲート電圧でつくる電界によってチャネルの幅や有無を変え、そこを通る自由電子または正孔の流れを制御する。名前の「電界効果」はこのこと。正しい。
(5) エンハンスメント形は、ゲート電圧ゼロではチャネルが無く、しきい値以上のゲート電圧をかけて初めてチャネルが誘起される。「ゲート電圧に関係なくチャネルができる」は誤り。これが誤り。正解は(5)。
ゲート電圧ゼロでもチャネルがあるのはデプレション形のほうで、(5)はデプレション形の説明と入れ替えてある。エンハンスメント（強める）＝電圧をかけてチャネルを強めてつくる、デプレション（減らす）＝もともとあるチャネルを電圧で減らす、と語の意味で覚えると取り違えない。
選択肢ごとの理由
- (1)正しい記述。FET はゲート構造で接合形（JFET）と MOS 形（MOSFET）に分類される。
- (2)正しい記述。チャネルには電子が流れる n チャネルと、正孔が流れる p チャネルがある。
- (3)正しい記述。MOS 形はデプレション形とエンハンスメント形に分けられる。
- (4)正しい記述。ゲート電圧による電界でチャネルを変え、キャリア（自由電子・正孔）の流れを制御する。
- (5)これが誤り。エンハンスメント形はゲート電圧をかけて初めてチャネルができる。電圧ゼロでもチャネルがあるのはデプレション形。
この論点は、データセンターの現場でこう出てくる
データセンターの電力は、ほぼすべてが MOSFET を何度も通って届く。サーバの電源ユニット、マザーボード上でCPU向けに電圧を下げる回路、UPSのインバータや整流器の多くでスイッチング素子として MOSFET（大容量のUPSでは MOS ゲート構造をもつ IGBT）が使われている。近年は SiC（炭化ケイ素）の MOSFET を使ったUPSが増えていて、スイッチング損失が小さいぶん変換効率が上がり、PUE の改善に効いている。 電力用のスイッチング素子に使われるのはエンハンスメント形である。ゲート電圧が無ければチャネルが無く電流が止まる（ノーマリオフ）ので、制御回路が故障してゲート信号が途絶えたときに素子がオフ側に倒れる。ゲート電圧ゼロで電流が流れるデプレション形だと、制御が失われた瞬間に上下の素子が同時に導通して短絡しかねない。この問題の(3)(5)の違いは、そのまま装置の安全設計の違いになっている。 保守の現場で素子の中身まで触ることはまず無いが、UPSのアラームに「ゲートドライブ異常」「IGBT過熱」などと出たときに、何が起きていてなぜ装置が自ら停止・バイパス運転に切り替えたのかを理解できると、メーカーとのやり取りが格段に早くなる。
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