問11 次の文章は，それぞれのダイオードについて述べたものである。a. 可変容量ダイオードは，通信機器の同調回路などに用いられる。このダイオードは，pn接合に(ア)電圧を加えて使用するものである。b. pn接合に(イ)電圧を加え，その値を大きくしていくと，降伏現象が起きる。この降伏電圧付近では，流れる電流が変化しても接合両端の電圧はほぼ一定に保たれる。定電圧ダイオードは，この性質を利用して所定の定電圧を得るようにつくられたダイオードである。c. レーザダイオードは光通信や光情報機器の光源として利用され，pn接合に(ウ)電圧を加えて使用するものである。上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる語句として，正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか。

(2) 逆方向逆方向順方向

令和7年度第三種電気主任技術者下期試験　理論科目問110 解説問11 問11

可変容量ダイオードに逆方向電圧、定電圧ダイオードに逆方向電圧、レーザダイオードに順方向電圧を印加することで、それぞれの素子は意図した電気的特性を発揮します。

半導体のpn接合部に電圧をかける向きによって、電流の流れやすさや内部状態が大きく異なります。

順方向電圧（p形にプラス、n形にマイナス）を印加すると、キャリア（正孔と電子）が接合部へ押し込まれ、電流が流れます。このとき、接合部ではキャリアの再結合に伴う発光現象が生じることがあります。

一方、逆方向電圧（p形にマイナス、n形にプラス）を印加すると、キャリアが接合部から引き離されるため、通常は電流がほとんど流れません。しかし、電圧を高くしていくと以下の現象が起こります。

空乏層の拡大：逆方向電圧を大きくすると、接合部の空乏層（キャリアが枯渇した絶縁体のような層）の幅が広がります。pn接合はコンデンサと同じ構造をしているため、空乏層の幅が変わると静電容量も変化します。
降伏現象：さらに高い逆方向電圧を加えると、絶縁破壊に近い降伏現象が生じ、急激に大きな電流が流れます。この状態でも、素子の端子間電圧はほぼ一定の降伏電圧に保たれます。

各ダイオードが利用する物理現象に基づき、加えるべき電圧の向きを特定します。

可変容量ダイオードは、逆方向電圧を加えて空乏層の幅を変化させることで、静電容量を可変にする素子です。したがって、(ア)には逆方向電圧が入ります。
定電圧ダイオードは、逆方向電圧を加えた際に発生する降伏現象による定電圧特性を利用する素子です。したがって、(イ)には逆方向電圧が入ります。
レーザダイオードは、順方向電圧を加えてp形とn形からそれぞれキャリアを注入し、接合部での再結合によって光を放出させる素子です。したがって、(ウ)には順方向電圧が入ります。

これらを組み合わせると、(ア)逆方向、(イ)逆方向、(ウ)順方向という順序になります。

各ダイオードの記号における矢印の向きと、実際に電圧を印加する極性を重ねてみると、電流を流すのか、あるいは内部の電界を制御するのかという素子の役割が見えてきます。