第三級アマチュア無線技士 CBT試験問題例題（工学 No.2） 問18 解説 FETの動作

FETは電圧によって電流を制御する素子であるという基本原則を思い出すことが、この問題を解く最短ルートです。電流を流す「ゲート電流」を制御するのではなく、電圧を与えることで内部の「空乏層」を操り、結果として「ドレイン電流」を変化させるという仕組みを当てはめます。

FETの動作原理：電圧で道幅をコントロールする

接合形FET（JFET）は、その名の通り電界（電圧）の効果によって電流を制御するトランジスタです。イメージとしては、水が流れる管の途中にバルブがあり、そのバルブを電圧で締めたり緩めたりすることで、流れる水の量（ドレイン電流）を調整するようなものです。

このとき、バルブの役割を果たすのが「空乏層」です。ゲートに加える電圧（ゲート電圧）を変化させると、半導体内部にある電流の通り道に対して、空乏層という電気を通さない領域が広がったり狭まったりします。通り道が狭くなれば電流は減り、通り道が広がれば電流は増える、という仕組みで制御を行っています。

選択肢を絞り込む思考プロセス

まず、選択肢に含まれる用語を確認します。 「ゲート電流」という選択肢が含まれていますが、FETのゲートは通常、逆バイアス状態にあり、電流がほとんど流れない（高インピーダンスである）ことが特徴です。したがって、ゲート電流を変化させることで動作するというのはFETの原理として適切ではありません。

次に「反転層」というキーワードですが、これはMOSFET（金属酸化膜半導体FET）の動作で重要な役割を果たすものであり、接合形FETの動作説明としては不適切です。接合形FETは空乏層の厚みを制御して電流を制御します。

最後に「ドレイン電流」か「コレクタ電圧」かという比較です。FETはソース、ゲート、ドレインの3端子から成り、電流はソースからドレインへと流れます。コレクタという名称はバイポーラトランジスタ（BJT）に使われる名称ですので、FETの問題であればドレイン電流を選択するのが自然な判断となります。

なぜこの知識が重要なのか

アマチュア無線の世界では、FETは増幅回路や高周波回路で頻繁に登場します。特にFETは真空管と似た特性を持ち、入力インピーダンスが非常に高いため、弱い信号をロスなく受け取ることができます。この仕組みを理解していると、無線機の受信回路の入り口にある高周波増幅器がどのような原理で動いているのか、あるいはなぜFETがノイズに強く扱いやすいのかという背景が見えてきます。電子工作や無線機器の修理・メンテナンスを行う際、個々の部品がどういう役割を果たしているかを正しく把握するための基礎教養といえます。

参考リンク

• 電界効果トランジスタ - Wikipedia
• 【FETとは】トランジスタの種類と仕組みを初心者向けに解説
• JFET (接合型電界効果トランジスタ) の動作原理と特性