ミニテスト 理論

半導体と電子回路 ミニテスト【第3回】

半導体と電子回路」のミニテスト第3回(全5問)です。

半導体と電子回路 ミニテスト

第1回 第2回 第3回

テストの使い方

まず自分で答えを考えてから「解答を見る」をタップしてください。間違えた問題は解説記事に戻って確認すると効果的です。

第1問

理想オペアンプの非反転入力を接地し、入力信号をR1=10 kΩで反転入力へ、出力をR2=50 kΩで反転入力へ戻す。負帰還が成立し、出力が飽和していないときの閉ループ電圧利得vo/viはいくらか。

(1)−0.2
(2)−2
(3)−5
(4)5
(5)50

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正解:(3)−5
負帰還・非飽和の理想条件では反転入力が仮想接地となり、KCLからvo/vi=−R2/R1=−50/10=−5です。負号は入力と出力が反転することを表します。出力要求が電源範囲を超える場合は飽和し、この利得式どおりにはなりません。

第2問

通常のpn接合ダイオードへ逆方向電圧を加える。逆方向電圧が降伏電圧より十分小さく、温度と定格も通常範囲にあるとき、電流はどうなるか。

(1)大きな電流が流れる
(2)ほとんど流れない
(3)交流電流が流れる
(4)電流の向きが反転する
(5)電流が振動する

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正解:(2)ほとんど流れない
この条件では空乏層が広がり、少数キャリアによる微小な逆方向漏れ電流だけが流れます。ただし逆方向電圧が降伏電圧へ達すると電流が急増するため、「逆方向なら常に電流0」ではありません。通常ダイオードでは破損を避け、ツェナーダイオードでは規定範囲の降伏を利用します。

第3問

不純物を意図的に添加していない真性半導体が熱平衡にある。熱励起で生成される自由キャリアの電子濃度nと正孔濃度pの関係として正しいものはどれか。

(1)電子のみ
(2)正孔のみ
(3)電子と正孔が同数
(4)イオン
(5)存在しない

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正解:(3)電子と正孔が同数
価電子帯から伝導帯へ電子が1個励起されると、価電子帯には正孔が1個残るため、真性半導体の熱平衡ではn=p=niです。キャリアが存在しないわけではなく、真性キャリア濃度は材料と温度に強く依存します。

第4問

一般的なSCR(逆阻止三端子サイリスタ)を直流回路で使う。ゲートパルスで導通させた後のターンオフ条件として最も適切なものはどれか。

(1)サイリスタは3端子
(2)サイリスタは自己消弧できない
(3)トランジスタはゲートで制御
(4)サイリスタは増幅に使う
(5)違いはない

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正解:(2)サイリスタは自己消弧できない
一般的なSCRは一度ラッチすると、通常のゲート信号だけではオフできません。アノード電流を保持電流未満へ下げるか、逆電圧を与えて転流します。交流では電流零点が自然転流に使われます。「必ず電流が厳密に0だけ」は狭すぎ、GTOなどゲートでターンオフできる別種のサイリスタも区別します。

第5問

理想オペアンプの非反転入力へviを加え、反転入力から接地へR1、出力から反転入力へR2を接続する。負帰還が成立し、出力が飽和していないときの閉ループ電圧利得はどれか。

(1)−R₂/R₁
(2)R₂/R₁
(3)1+R₂/R₁
(4)1−R₂/R₁
(5)R₁/R₂

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正解:(3)1+R₂/R₁
負帰還・非飽和の理想条件ではv=v+=vi、入力電流0です。反転入力の分圧関係vi=voR1/(R1+R2)から、vo/vi=1+R2/R1となります。R1は反転入力―接地、R2は出力―反転入力の抵抗です。

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