電験三種2020理論問11過去問解説

電験三種 電験三種の過去問解説

電験三種(理論)の過去問解説:2020年問11【可変容量ダイオードとは】

2020年12月9日

令和2年度(2020年):第三種電気主任技術者試験(理論)問11

次の文章は、可変容量ダイオード(バリキャップやバラクタダイオードともいう)に関する記述である。

可変容量ダイオードとは、図に示す原理図のように \(\fbox{ (ア) }\) 電圧V[V]を加えると静電容量が変化するダイオードである。p形半導体とn形半導体を接合すると、p形半導体のキャリヤ(図中の●印)とn形半導体のキャリヤ(図中の〇印)がpn接合面付近で拡散し、互いに結合すると消滅して \(\fbox{ (イ) }\) と呼ばれるキャリヤがほとんど存在しない領域が生じる。可変容量ダイオードに \(\fbox{ (ア) }\) 電圧を印加し、その大きさを大きくすると、 \(\fbox{ (イ) }\) の領域の幅dが \(\fbox{ (ウ) }\) なり、静電容量の値は \(\fbox{ (エ) }\) なる。この特性を利用して可変容量ダイオードは \(\fbox{ (オ) }\) などに用いられている。

上記の記述中の空白箇所(ア)~(オ)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。

電験三種2020年理論問11の回路図

  (ア) (イ) (ウ) (エ) (オ)
(1) 逆方向 空乏層 広く 小さく 無線通信の同調回路
(2) 順方向 空乏層 狭く 小さく 光通信の受光回路
(3) 逆方向 空乏層 広く 大きく 光通信の受光回路
(4) 順方向 反転層 狭く 大きく 無線通信の変調回路
(5) 逆方向 反転層 広く 小さく 無線通信の同調回路

出典元:一般財団法人電気技術者試験センター

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静電容量

キャリヤが存在しない領域はコンデンサのような働きをします。

\(C=ε\displaystyle\frac{S}{d}[F]\)

動画解説

過去問の解説(2020年理論問11)

可変容量ダイオードの知識が必要な穴埋問題でしたが、選択肢の都合で(オ)がわからなくても解けるのでサービス問題だったと言えるかもしれませんね。

 

それでは、可変容量ダイオードについて解説していきます。

 

可変容量ダイオードとは、

空乏層の容量特性を利用した製品

です。

 

次の特徴を覚えておくと良いかもしれません。

可変容量ダイオードの特徴

  • pn接合ダイオードに逆方向電圧を印加すると、電流が流れないでキャリヤの無い部分ができる
  • 逆方向電圧に比例して変化する
    逆方向電圧を大きくすると、空乏層も広くなる
  • 無線通信の同調回路などに用いられる

 

また、空乏層はコンデンサのような働きをします。コンデンサの静電容量は、

\(C=ε\displaystyle\frac{S}{d}\)

で表されるので、空乏層dが広くなると、静電容量は小さくなります

 

よって、(1)が正解です。

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