第31回 臨床工学技士国家試験 午後 第52問
電子工学第31回午後
第31回 臨床工学技士国家試験 午後 第52問(電子工学)の正答は 4 です。図1のダイオードは順方向0.6 Vで導通し、逆方向は-3.0 Vで降伏する(ツェナーダイオード)。
問題
図1 に示した特性のダイオードを2 つ用いた図2 の回路の出力電圧V_o の最大値V_o max[V]と最小値V_o min[V]はどれか。
ただし、順方向の電圧降下は0.6 V とする。
- 1. V_o max=0.6、V_o min=-0.6
- 2. V_o max=0.6、V_o min=-3.0
- 3. V_o max=3.0、V_o min=-3.0
- 4. V_o max=3.6、V_o min=-3.6 ✓
- 5. V_o max=6.0、V_o min=-6.0
正答:4番
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この問題の正答率(MEカコモン利用者の実データ)
初回正答率 70%参考値
10人の初回解答から算出(2026年10月21日時点)。母数が少ないため参考値です
同じ利用者の2回目以降の解答は除外しています(再挑戦を含めると正答率は実力より高く出るため)。国家試験の公式発表値ではなく、MEカコモンで実際に解かれた記録にもとづく数値です。
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解説
■ 正答:4番 — V_o max=3.6、V_o min=-3.6
図1のダイオードは順方向0.6 Vで導通し、逆方向は-3.0 Vで降伏する(ツェナーダイオード)。図2ではこれを互いに逆向きに直列につないでいるので、どちらの極性でも「片方が順方向0.6 V+もう片方が降伏3.0 V」=3.6 Vで出力が抑えられる。
【図の読み方と計算】
- 図2:上のダイオードはカソードが出力側、下のダイオードはカソードがアース側で、アノード同士が中点でつながる(逆直列)。
- V_o が正のとき:上は逆方向(降伏で3.0 V)、下は順方向(0.6 V)→ V_o max=3.0+0.6=3.6 V
- V_o が負のとき:上が順方向(0.6 V)、下が逆方向(降伏で3.0 V)→ V_o min=-(0.6+3.0)=-3.6 V
- この範囲の内側ではどちらかのダイオードが電流を通さないので、V_o=V_i となる。
【各選択肢の解説】
1. V_o max=0.6、V_o min=-0.6
❌ 誤り。順方向の電圧降下だけを数えている。正しくは、もう一方のダイオードの降伏電圧3.0 Vが直列に加わり、±3.6 Vである。
❌ 誤り。順方向の電圧降下だけを数えている。正しくは、もう一方のダイオードの降伏電圧3.0 Vが直列に加わり、±3.6 Vである。
2. V_o max=0.6、V_o min=-3.0
❌ 誤り。ダイオード1個だけを想定した値である。正しくは、2個が逆直列なので正負とも0.6+3.0=3.6 Vで対称になる。
❌ 誤り。ダイオード1個だけを想定した値である。正しくは、2個が逆直列なので正負とも0.6+3.0=3.6 Vで対称になる。
3. V_o max=3.0、V_o min=-3.0
❌ 誤り。降伏電圧だけを数えている。正しくは、順方向側のダイオードの0.6 Vも加わり±3.6 Vである。
❌ 誤り。降伏電圧だけを数えている。正しくは、順方向側のダイオードの0.6 Vも加わり±3.6 Vである。
4. V_o max=3.6、V_o min=-3.6
✅ 正しい。どちらの極性でも順方向0.6 V+降伏3.0 Vの和で出力が制限される(=正答)。
✅ 正しい。どちらの極性でも順方向0.6 V+降伏3.0 Vの和で出力が制限される(=正答)。
5. V_o max=6.0、V_o min=-6.0
❌ 誤り。降伏電圧3.0 Vを2個分足している。正しくは、2個のうち降伏するのは1個だけで、もう1個は順方向0.6 Vなので±3.6 Vである。
❌ 誤り。降伏電圧3.0 Vを2個分足している。正しくは、2個のうち降伏するのは1個だけで、もう1個は順方向0.6 Vなので±3.6 Vである。
【試験対策ポイント】
- ツェナーダイオードを逆直列にすると、正負対称のリミッタ(クリッパ)になる:制限電圧=ツェナー電圧+順方向電圧
- 片方だけなら、正側=ツェナー電圧・負側=-順方向電圧のように非対称になる
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