トランジスタとは？ダイオード・オペアンプも電験三種 理論で押さえる点

結論：トランジスタとは、小さな入力（ベース電流やゲート電圧）で大きな電流を制御する、3端子の半導体素子です（当サイトの説明）。増幅とスイッチに使われます。ダイオードは、電流を一方向に流しやすい2端子の素子です。オペアンプ（演算増幅器）は、2つの入力端子の間の電圧を非常に大きく増幅して出力するIC（集積回路）で、トランジスタを使った回路の一種です（ここまで当サイトの説明）。電験三種の理論には「電子理論」が含まれ、令和4年度上期〜令和8年度上期の理論の問題では、ダイオード・バイポーラトランジスタ・FET・不純物半導体・演算増幅器が出題されています（後半の表）。

この記事は、「トランジスタとは何か」を調べている方にも、電験三種の準備をしている方にも読めるように、はじめに3つの素子の違いを整理し、後半で試験の問われ方を扱います。個別の回路の設計や部品選びを当サイトが判断することはできません。理論科目全体の進め方は電験三種 理論のコツと出題傾向にまとめています。

試験センター非提携：本サイトは一般財団法人 電気技術者試験センターと一切関係ありません。試験の出題・資料は、出典を示して内容を紹介しています。製品名やメーカーは扱いません。

理論の試験科目の内容：電気技術者試験センターの第三種電気主任技術者の試験概要は、理論の科目の内容を「電気理論、電子理論、電気計測及び電子計測」と示しています。最終確認日：2026-10-09。出典：電気技術者試験センター 第三種電気主任技術者の試験概要。

ダイオード・トランジスタ・オペアンプの違い（比較表）

次の表は、3つの素子の違いを並べたものです（当サイトの整理。細かい構造は素子の種類によって異なります）。

端子の名前は、センターの問題文に出てくる呼び方（ベース・コレクタ・エミッタ、ゲート・ドレーン・ソース）に合わせています。

ダイオード：順方向と逆方向（令和4年度下期・令和7年度下期）

ダイオードは、p形半導体とn形半導体を接合した（pn接合）素子です。p形側にプラス、n形側にマイナスの電圧を加える向きが順方向で、その逆が逆方向です（当サイトの説明）。

令和4年度下期の理論 問11と、令和7年度下期の理論 問11は、どちらも、可変容量ダイオード・定電圧ダイオード・レーザダイオードについて、pn接合に加える電圧の向きを空欄にする問題です（選択肢の並びは回によって違います）。センターの解答が示す組合せは、次のとおりです。

出典：令和4年度下期 理論 問11の解答は(5)（解答）、令和7年度下期 理論 問11の解答は(2)（解答）。どちらの回も、組合せは逆方向・逆方向・順方向です。

つまり、「どの種類のダイオードが、どちら向きの電圧で使われるか」を、用途とセットで覚えることになります。整流（交流を直流に変える）に使うダイオードやパワー半導体は、機械科目のパワーエレクトロニクスの分野で扱います（機械の攻略法）。

不純物半導体：n形とp形（令和8年度上期）

半導体は、そのままでは電流が流れにくく、ごく少量の不純物を加えると、電気の通りやすさが変わります（当サイトの説明）。令和8年度上期の理論 問11は、不純物半導体の記述の空欄を埋める問題で、センターの解答は(2)でした（価電子が4個のシリコンに、価電子が3個のホウ素などを加えて、p形半導体ができ、加えた不純物をアクセプタという）。出典：令和8年度上期 理論 問11、解答。

n形側の欄は、p形の問題の裏返しとして当サイトが補ったもので、令和8年度上期の問題が直接示したものではありません。

トランジスタ：バイポーラとFET、接地方式、動作点

トランジスタには、大きく分けて、バイポーラトランジスタとFET（電界効果トランジスタ）があります。

バイポーラとFETの比較（令和6年度上期 問11）

令和6年度上期 理論 問11は、バイポーラトランジスタとFETの記述のうち、誤っているものを選ぶ問題で、センターの解答は(4)でした。4つの選択肢が正しく、(4)だけが誤りです。したがって、次の4つはセンターの解答に照らして正しい記述です。

• バイポーラトランジスタは、消費電力がFETより大きい
• バイポーラトランジスタは、静電気に対してFETより破壊されにくい
• バイポーラトランジスタの入力インピーダンスは、FETのそれよりも低い
• バイポーラトランジスタのコレクタ電流は自由電子と正孔の両方が関与し、FETのドレーン電流は自由電子又は正孔のどちらかが関与する

誤りの(4)は、バイポーラトランジスタを電圧制御素子、FETを電流制御素子と述べた記述で、実際は、バイポーラが電流制御、FETが電圧制御です。出典：令和6年度上期 理論 問11、解答。

FETそのものの記述は、令和6年度下期の理論 問11にあります。誤っているものを選ぶ問題で、センターの解答は(5)でした。(5)は、エンハンスメント形がゲート電圧に関係なくチャネルができる、という記述です。ほかに、接合形とMOS形に分類できる、電流の通路にn形とp形がある、MOS形はデプレション形とエンハンスメント形に分類できる、ゲート電圧で自由電子又は正孔の移動を制御できる、という記述が、正しいものとして並んでいました。出典：令和6年度下期 理論 問11、解答。

コレクタ接地（エミッタホロワ）（令和5年度上期 問13）

令和5年度上期 理論 問13は、コレクタ接地増幅回路の記述のうち誤っているものを選ぶ問題で、センターの解答は(5)でした。正しい記述として並んでいたのは、電圧増幅度が約1、入力インピーダンスが大きい、出力インピーダンスが小さい、緩衝増幅器として使われることがある、です。誤りの(5)は「増幅回路内部で発生するひずみが大きい」でした。出典：令和5年度上期 理論 問13、解答。

エミッタホロワの動作点の計算（令和7年度上期 問18(a)）

令和7年度上期 理論 問18(a)は、エミッタホロワ回路（電源9 V、抵抗R1が3 kΩ、R2が6 kΩ）で、エミッタ電流を2 mAにするためのエミッタ抵抗R_Eを求める問題で、センターの解答は(3)の2.7 kΩでした。ただし、ベース電流はR2を流れる電流より十分小さく無視でき、ベース-エミッタ間電圧は0.7 Vとされています。当サイトの計算は次のとおりです。

• ベース電圧：9 V × 6 kΩ ÷（3 kΩ + 6 kΩ）= 6 V
• エミッタ電圧：6 V − 0.7 V = 5.3 V
• R_E = 5.3 V ÷ 2 mA = 2.65 kΩ → 最も近い選択肢は2.7 kΩ
• 検算：R_E = 2.7 kΩ として、エミッタ電流 = 5.3 V ÷ 2.7 kΩ ≒ 1.96 mA で、2 mAに近い

出典：令和7年度上期 理論 問18、解答。

当サイトの作例：固定バイアス回路の電流と電圧（2通りの検算）

次の数値は、当サイトが作った例です（実在の素子の値ではありません）。電源12 V、ベース抵抗250 kΩ、負荷抵抗1 kΩ、電流増幅率を100（一定とする）、ベース-エミッタ間電圧を0.7 Vとします。

1. ベース電流：I_B = (12 V − 0.7 V) ÷ 250 kΩ = 11.3 V ÷ 250 kΩ = 45.2 μA

2. コレクタ電流：I_C = 100 × 45.2 μA = 4.52 mA

3. 負荷抵抗の電圧：4.52 mA × 1 kΩ = 4.52 V

4. コレクタ-エミッタ間電圧：V_CE = 12 V − 4.52 V = 7.48 V

検算（逆算）：I_B × 250 kΩ = 45.2 μA × 250 kΩ = 11.3 V、これに0.7 Vを足すと12 Vで、電源電圧に一致します。また、V_CE + 負荷抵抗の電圧 = 7.48 V + 4.52 V = 12 V で、電源電圧に一致します。

オペアンプ：特徴と反転・非反転の計算（令和6年度下期 問18）

令和6年度下期 理論 問18は、演算増幅器（オペアンプ）についての(a)と(b)の問題です（問17と問18のうち、どちらか1問を選んで解答する選択問題）。

(a)は、特徴の記述のうち誤っているものを選ぶ問題で、センターの解答は(2)でした。ほかの選択肢は、アナログICの一種である、反転と非反転の2つの入力端子と1つの出力端子がある、入力端子間の電圧のみを増幅して出力する、増幅度が非常に大きい、でした。誤りの(2)は、入力インピーダンスが小さくて出力インピーダンスが大きい、という記述で、大小が逆です。

(b)は、2つの直流増幅回路の出力電圧を求める問題で、理想的な演算増幅器とされています。図1は、入力電圧0.6 Vを非反転入力に加え、反転入力側に10 kΩ、帰還に100 kΩを使う回路、図2は、入力電圧0.45 Vを30 kΩ経由で反転入力に加え、帰還に200 kΩを使う回路です。どちらの図も、帰還の抵抗に1 μFのコンデンサが並列に入っていますが、直流ではコンデンサに電流が流れないので、出力電圧の計算には入りません（当サイトの説明。図の確認は、センター公表の問題PDFで行えます）。センターの解答は(1)で、出力は6.6 Vと−3.0 Vでした。

出典：令和6年度下期 理論 問18、解答。

当サイトの作例：反転・非反転の出力電圧（2通りの検算）

次の数値は、当サイトが作った例です。理想的な演算増幅器とします。

• 非反転増幅：R_1 = 10 kΩ、R_f = 47 kΩ、入力 0.5 V。増幅度 = 1 + 47 ÷ 10 = 5.7、出力 = 0.5 V × 5.7 = 2.85 V。検算：反転入力の電圧も0.5 V（入力端子間の電圧がほぼ0になる）なので、R_1 に流れる電流 = 0.5 V ÷ 10 kΩ = 50 μA、この電流が R_f を流れるので、R_f の電圧 = 50 μA × 47 kΩ = 2.35 V、出力 = 0.5 V + 2.35 V = 2.85 V で一致
• 反転増幅：R_in = 20 kΩ、R_f = 60 kΩ、入力 0.3 V。増幅度 = −60 ÷ 20 = −3、出力 = 0.3 V × (−3) = −0.9 V。検算：反転入力は0 V（仮想接地）なので、R_in を流れる電流 = 0.3 V ÷ 20 kΩ = 15 μA、これが R_f を流れ、R_f の電圧 = 15 μA × 60 kΩ = 0.9 V、出力は0 Vより0.9 V低いので −0.9 V で一致

「入力端子間の電圧がほぼ0になる」という考え方は、増幅度が非常に大きい理想的な演算増幅器を前提にした、教科書で使われる見方です（当サイトの説明）。

試験での問われ方：令和4年度上期〜令和8年度上期の理論

次の表は、センターが公表した令和4年度上期〜令和8年度上期の理論の問題（9回分）のうち、ダイオード・トランジスタ・オペアンプに関する問題を、当サイトが拾ったものです（当サイトの整理。ここに挙げたもの以外にも、電子理論に関する問題があります）。

出典：センター公表の理論の問題と解答（令和4年度上期、令和4年度下期、令和5年度上期、令和5年度下期、令和6年度上期、令和6年度下期、令和7年度上期、令和7年度下期、令和8年度上期）。

出題の型は、(1)用語・特徴の記述の正誤（ダイオード・FET・コレクタ接地・演算増幅器の特徴）、(2)空欄補充（電圧の向き・不純物）、(3)回路の計算（バイアス電圧・電流・増幅回路の出力電圧）の3つに分けられます（当サイトの整理）。問題集のうち理論の電子理論の問題は、理論の問題一覧から解けます。

間違えやすいポイント

• 制御の種類は、バイポーラが電流、FETが電圧です。 令和6年度上期 問11の誤りの選択肢は、この2つを入れ替えたものでした。
• オペアンプは、入力インピーダンスが大きく、出力インピーダンスが小さい、という方向で覚えます。令和6年度下期 問18(a)の誤りは、大小が逆でした。
• 定電圧ダイオードと可変容量ダイオードは逆方向、レーザダイオードは順方向で使います（令和4年度下期・令和7年度下期の問11）。
• コレクタ接地は、電圧増幅度が約1で、ひずみが大きいわけではありません（令和5年度上期 問13）。
• 反転増幅の出力は符号が逆になります。 非反転は1 + R_f ÷ R_1、反転は−R_f ÷ R_in と、式の形が違います。

まとめ

• トランジスタは3端子の半導体素子で、小さな入力で大きな電流を制御する（増幅・スイッチ）。ダイオードは電流を一方向に流しやすい2端子の素子。オペアンプは入力端子間の電圧を大きく増幅するIC
• 理論の試験科目の内容には、電子理論が含まれる（センターの試験概要）
• 令和4年度上期〜令和8年度上期の理論では、ダイオードの電圧の向き、バイポーラとFETの比較、コレクタ接地、演算増幅器の特徴と計算、不純物半導体が出題されている
• 計算は、バイアス電圧・電流をオームの法則で順に求める形と、反転・非反転の増幅度の式を使う形が中心