36AM52｜第36回 臨床工学技士国家試験 過去問

正答

5

公式正答は 5 です。正答内容は 共有結合から自由電子が移動して空になった部分を正孔という。 です。

この問題のポイント

半導体の性質に関する問題では、キャリアの種類や不純物の役割、正孔の定義などを正確に理解することが重要です。選択肢を一つずつ分析し、定義と原理に基づいて正誤を判断します。

解説

正解は「5. 共有結合から自由電子が移動して空になった部分を正孔という」です。正孔は共有結合から電子が抜けた空席であり、正の電荷を持つキャリアとして振る舞います。選択肢1ではn型半導体は自由電子が多数キャリアであり、正孔は少数キャリアなので数は等しくありません。選択肢2ではp型半導体の多数キャリアは正孔であり、自由電子は少数キャリアです。選択肢3では真性半導体でも常温では熱励起により自由電子と正孔が生じます。選択肢4では自由電子を供給する不純物はドナーであり、アクセプタは正孔を供給するものと定義されます。選択肢5は正孔の定義に合致しています。

選択肢の確認

選択肢1：n 型半導体の自由電子と正孔の数は等しい。

正答ではありません。 選択肢1は誤り。n型半導体では自由電子が多数キャリアであり、正孔は少数キャリアであるため、両者の数は等しくありません。

選択肢2：p 型半導体の多数キャリアは自由電子である。

正答ではありません。 選択肢2は誤り。p型半導体の多数キャリアは正孔であり、自由電子は少数キャリアです。

選択肢3：真性半導体ではどんな温度でも自由電子が存在しない。

正答ではありません。 選択肢3は誤り。真性半導体でも常温では熱励起により自由電子と正孔が生じます。

選択肢4：真性半導体に自由電子を供給する不純物をアクセプタという。

正答ではありません。 選択肢4は誤り。自由電子を供給する不純物はドナーであり、アクセプタは正孔を供給するものと定義されます。

選択肢5：共有結合から自由電子が移動して空になった部分を正孔という。

正答です。 選択肢5は正しい。共有結合から電子が抜けた空席が正孔であり、正の電荷を持つキャリアとして振る舞います。

覚えるポイント

• 正孔は電子が抜けた空席で、正の電荷を持つキャリアとして振る舞うことを覚える。
• n型半導体はドナー不純物により自由電子が多数、p型はアクセプタ不純物により正孔が多数となる。
• 真性半導体でも温度が上がると熱励起により電子-正孔対が生じるため、自由電子は存在する。