電験3種（理論）で出題されるFETとは?接合形、電界効果トランジスタの違いは?試験対策と計算問題について解説します。
FETとは
FETは、ゲート電圧でドレーン電流を制御する素子です。
【令和4年度上期・問題11】接合形の電界効果トランジスタ (FET)
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$V_{DS}$を加え，ソース (S) 電極を接地すると， nチャネルの多数キャリヤが移動してドレーン電流$I_D$が流れる。ゲート (G) 電極に逆方向電圧V_{GS}を加えると， pn 接合付近に空乏層が形成されて n チャネルの幅が減少し，ドレーン電流$I_D$が減少する。このことから FET は電圧制御形の素子である。
【令和6年度下期・問11】電界効果トランジスタ（FET）の特徴
電界効果トランジスタ（FET）に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
| – | (1) | (2) | (3) | (4) | (5) |
|---|---|---|---|---|---|
| 記述 | 接合形とMOS形に分類することができる。 | ドレーンとソースとの間の電流の通路には、n形とp形がある。 | MOS形はデプレション形とエンハンスメント形に分類できる。 | ゲート電圧で自由電子又は正孔の移動を制御できる。 | エンハンスメント形はゲート電圧に関係なくチャネルができる。 |
解説
正解は(5)です。
エンハンスメント形MOSFETは、ゲート電圧がしきい値を超えたときに初めてチャネルが形成され、電流が流れるようになります。ゲート電圧が $0 \text{ V}$ の状態ではチャネルが存在せず、電流は流れません。ゲート電圧に関係なく元からチャネルが存在するのは、デプレション形のFETの特徴です。したがって、(5)が誤りです。
【令和6年度上期・問11】バイポーラトランジスタと電界効果トランジスタ(FET)
バイポーラトランジスタと電界効果トランジスタ(FET)に関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
(1) バイポーラトランジスタは，消費電力がFETより大きい。
(2) バイポーラトランジスタは，静電気に対してFETより破壊されにくい。
(3) バイポーラトランジスタの入力インピーダンスは，FETのそれよりも低い。
(4) バイポーラトランジスタは電圧制御素子，FETは電流制御素子といわれる。
(5) バイポーラトランジスタのコレクタ電流は自由電子及び正孔の両方が関与し，FETのドレーン電流は自由電子又は正孔のどちらかが関与する。
解説
正解は(4)です。
バイポーラトランジスタはベース電流によってコレクタ電流を制御する「電流制御素子」です。一方、電界効果トランジスタ(FET)はゲート電圧によってドレーン電流を制御する「電圧制御素子」です。したがって、(4)の記述は逆になっており誤りです。
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