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FET(電界効果トランジスタ) えふいーてぃー

4アマ 3アマ 三陸特 二陸特 一陸技

ゲート・ソース・ドレインの 3 電極をもち、ゲートに加える電圧でドレイン電流を制御する電圧制御形の素子。入力インピーダンスが高く、接合形と MOS 形があります。

試験ではここ

トランジスタとの電極対応(ソース=エミッタ、ゲート=ベース、ドレイン=コレクタ)が陸特で毎期のように出る。図記号は矢印の付いた電極がゲート、チャネルの上端がドレイン、下端がソース。穴埋めは「ゲート電圧→空乏層→ドレイン電流」。「ベース電流でコレクタ電流を制御」は FET ではなくトランジスタの説明。

FET は「電圧で流れを絞る蛇口」です。ソースからドレインへ流れる電流の通り道(チャネル)を、ゲートにかけた電圧で太くしたり細くしたりします。ゲートにはほとんど電流が流れないので、前の回路に負担をかけません。

N チャネル接合形 FET の図記号。縦線のチャネルに左から矢印付きのゲートが入り、上がドレイン、下がソース
接合形 FET の図記号。矢印の付いた電極がゲート、チャネルの上端がドレイン、下端がソース
FET とバイポーラトランジスタの図記号を並べ、対応する電極を線で結んだ図
トランジスタとの対応。ソース=エミッタ、ゲート=ベース、ドレイン=コレクタ

電極の対応(働きで覚える)

接合形と MOS 形

N チャネル接合形 FET の断面図。ゲート電圧が小さいときと大きいときで空乏層の広がりとチャネルの太さを比べた図
接合形 FET の動作。ゲートの逆方向電圧で空乏層が広がり、チャネルが細くなってドレイン電流が減る

接合形 FET はゲートに逆方向電圧をかけ、PN 接合の空乏層の広がりでチャネルを絞ります。MOS 形 FET はゲートが絶縁膜で隔てられ、ゲート電圧で作る反転層をチャネルにします。どちらもゲート電流がほぼ流れないので入力インピーダンスが高いのが共通の特徴です。

接合形 FET と MOS 形 FET の断面図と図記号を並べ、ゲートの構造の違いを示した図
接合形 FET と MOS 形 FET の構造。接合形は PN 接合の空乏層で、MOS 形は絶縁膜の下の反転層でチャネルを作る

FET の特徴(正誤問題で出る)

典型問題の解き方(図記号の電極名)

令和3年2月期 2陸特 問14:FET の図記号で①②③の電極名は

  1. 矢印を探す 矢印の付いた電極①がゲートです。トランジスタと違い、矢印はチャネルの横から入ります
  2. 上端と下端 チャネルの縦線の上端②がドレイン、下端③がソースです
  3. 答え 「①ゲート ②ドレイン ③ソース」。矢印が内向きなら N チャネルです
ひっかけ

「ゲート電流を変化させて……」は誤りで、FET はゲート電圧で制御します。「反転層」は MOS 形、「空乏層」は接合形の言葉です。「コレクタ電圧」「ベース」はトランジスタの電極名で、FET にはありません。

先生の挿絵。FET の図記号パネルの前で電極の対応を説明する技術者
FET は電圧で制御する。ゲート=ベース、ソース=エミッタ、ドレイン=コレクタ

この用語を押さえる問題

三陸特 ・ 日本無線協会 令和4年2月期 無線工学 問14

電界効果トランジスタ(FET)の電極と一般の接合形トランジスタの電極の組合せで、その働きが対応しているのはどれか。

正答: ゲート ベース

FETのゲートは電圧で電流を制御する電極で、接合形トランジスタで電流を制御するベースに対応します。対応関係は、ソース=エミッタ、ゲート=ベース、ドレイン=コレクタです。

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3アマ ・ 日本無線協会 CBT例題 無線工学 No.2 問18

次の記述の[ ]内に入れるべき字句の組合せで、正しいのはどれか。以下から選べ。 接合形の電界効果トランジスタ(FET)は、[A]を変化させることにより[B]を変化させ、[C]が変化する働きがある。

正答: A:ゲート電圧 B:空乏層 C:ドレイン電流

接合形 FET はゲートに逆方向電圧を加え、PN 接合の空乏層の広がりでチャネルの幅を変えてドレイン電流を制御する電圧制御素子である。ゲート電流はほとんど流れない。

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二陸特 ・ 日本無線協会 令和3年2月期 無線工学 問14

図に示す電界効果トランジスタ(FET)の図記号において、電極名の組合せとして、正しいのは次のうちどれか。

正答: ①=ゲート ②=ドレイン ③=ソース

矢印が付いている電極①が接合形 FET のゲートです。チャネルを表す縦線の両端のうち、上側②がドレイン、ゲート矢印の付け根側(下側)③がソースです。矢印の向きが内向きなら N チャネル、外向きなら P チャネルを表します。

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3アマ ・ ブートラボ オリジナル問題 無線工学 No.3 問19

電界効果トランジスタ(FET)についての記述で、誤っているのは次のうちどれか。

正答: ベースに流す電流の大きさでコレクタ電流を制御する。

誤った記述。ベース電流でコレクタ電流を制御するのはバイポーラトランジスタである。FET の電極はゲート・ソース・ドレインであり、電流ではなく電圧で制御する。

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問われた問題 18

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