第三種電気主任技術者（電験三種） 過去問
令和5年度（2023年）上期
問11 (理論 問11)

ホール素子に関する論説問題です。

ホール素子とは、半導体薄膜に電流を流し、半導体に垂直に磁界を加えたときに電流、磁界ともに直交する向きに電圧が発生するというホール効果を応用し、磁気を検出するものです。同期機の回転子の位置検出などに応用されています。

磁束密度と電流の向きから、フレミングの左手の法則が成り立ちます。

指の向きを合わせることで、電極②から電極①へ向かう向きに力が発生していることがわかります。このため、p型半導体の多数キャリアである正孔は電極①に集中します。このため、電極①には正電荷が、電極②には負電荷が集まります。

n型半導体では逆に、電子が電極①に集まります。

（エ）については、電圧は磁束密度と電流に比例するという直感的な理解でよいと思います。

電子理論のホール素子の動作原理に関する問題で、空白箇所の正しい組み合わせを選択する形です。

各空白箇所は以下のようになります。

(ア)‥正

・図1はp形半導体となっており電流と磁束の方向からフレミング左手の法則により電極①は正電荷となります。

※フレミング左手の法則：電流(中指)、磁束(人差し指)、電極(親指)

(イ)‥負

・上記(ア)の結果より電極②は負電荷となります。

(ウ)‥反対

・図2はn形半導体となり、電極①に負電荷、電極②に正電荷が帯びるのでp形半導体の方向と反対となります。

(エ)‥BI／d

・オームの法則からも電圧は電流に比例すると考え推測しましょう。

以上の組合せとなります。

「ア：正」「イ：負」「ウ：反対」「エ：BI／d」が正しい組み合わせになります。

フレミングの左手の法則を使うことで、容易に答えを導くことができます。

電磁力、磁界、電流の向きに着目することで、正しい組み合わせが分かります。