応用情報技術者 2023年 秋期 午前2 問21
問題文
MOS トランジスタの説明として、適切なものはどれか。
選択肢
ア：pn 接合における電子と正孔の再結合によって光を放出するという性質を利用した半導体素子
イ：pn 接合部に光が当たると電流が発生するという性質を利用した半導体素子
ウ：金属と半導体との間に酸化物絶縁体を挟んだ構造をもつことが特徴の半導体素子（正解）
エ：逆方向電圧をある電圧以上印加すると、 電流だけが増加し電圧がほぼ一定に保たれるという特性をもつ半導体素子
MOSトランジスタの説明 +【午前2 解説】
要点まとめ
- 結論：MOSトランジスタは金属・酸化物絶縁体・半導体の三層構造を持つ半導体素子です。
- 根拠：MOSはMetal-Oxide-Semiconductorの略で、酸化物絶縁体が特徴的な構造を形成します。
- 差がつくポイント：pn接合や光電効果、ツェナーダイオードの特性と混同しないことが重要です。
正解の理由
選択肢ウは「金属と半導体との間に酸化物絶縁体を挟んだ構造をもつことが特徴の半導体素子」とあり、これはMOSトランジスタの基本構造を正確に表しています。MOSトランジスタはゲート電極（金属）、ゲート酸化膜（酸化物絶縁体）、チャネル（半導体）から成り、電界効果でチャネルの導通を制御します。
よくある誤解
pn接合の性質や光電効果、ツェナーダイオードの特性と混同し、MOSトランジスタの構造や動作原理を誤解しやすいです。
解法ステップ
- 問題文の「MOSトランジスタ」のキーワードに注目する。
- MOSの意味（Metal-Oxide-Semiconductor）を思い出す。
- 各選択肢の説明がMOSトランジスタの構造や動作に合致するか検証する。
- pn接合や光電効果、ツェナーダイオードの説明はMOSトランジスタと異なることを確認する。
- 正確にMOSトランジスタの構造を述べている選択肢を選ぶ。
選択肢別の誤答解説
- ア：pn接合の再結合で光を放出するのはLEDの説明であり、MOSトランジスタとは無関係です。
- イ：pn接合に光が当たると電流が発生するのはフォトダイオードの特徴で、MOSトランジスタの説明ではありません。
- ウ：正解。MOSトランジスタの基本構造を正しく説明しています。
- エ：逆方向電圧で電流が増加し電圧が一定になる特性はツェナーダイオードの説明であり、MOSトランジスタとは異なります。
補足コラム
MOSトランジスタはCMOS回路の基本素子であり、低消費電力かつ高集積化が可能なため、現代の集積回路に広く使われています。ゲート酸化膜の厚さや品質が性能に大きく影響します。
FAQ
Q: MOSトランジスタの「酸化物絶縁体」は何の役割を果たしますか？
A: ゲート電極と半導体チャネル間の電気的絶縁を行い、電界効果でチャネルの導通を制御します。
A: ゲート電極と半導体チャネル間の電気的絶縁を行い、電界効果でチャネルの導通を制御します。
Q: MOSトランジスタとバイポーラトランジスタの違いは何ですか？
A: MOSトランジスタは電界効果で動作し、高入力インピーダンスで低消費電力、バイポーラトランジスタは電流制御型で高速動作が特徴です。
A: MOSトランジスタは電界効果で動作し、高入力インピーダンスで低消費電力、バイポーラトランジスタは電流制御型で高速動作が特徴です。
関連キーワード: MOSトランジスタ、半導体素子、金属酸化物半導体、電界効果トランジスタ、CMOS
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