45PM15｜第45回第2種ME技術実力検定試験過去問

半導体で正しいのはどれか。

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正解: 3

正答

この問題では、半導体、n 形半導体、p 形半導体、ドナー、アクセプタ、正孔の基本が問われています。

半導体は、電気をよく通す導体と、ほとんど通さない絶縁体の中間の性質をもちます。

代表的な整理は次の通りです。

半導体は、導体と絶縁体の中間の抵抗率をもつ物質です。代表例にはシリコンやゲルマニウムがあります。

半導体では、不純物を少量加えることで電気的性質を大きく変えることができます。この操作をドーピングといいます。

n 形半導体では、真性半導体にドナーを添加します。ドナーは電子を供給するため、電子が多数キャリアになります。

p 形半導体では、真性半導体にアクセプタを添加します。アクセプタは電子を受け取るため、電子が抜けた場所である正孔が生じます。そのため、p 形半導体では正孔が多数キャリアになります。

ひっかけポイント
n 形はドナー、p 形はアクセプタです。
「ドナーは電子を与える」「アクセプタは電子を受け取って正孔をつくる」と対応づけて覚えると混同しにくくなります。

正孔は、陽子が抜けたものではありません。結晶中で電子が不足した状態を、正の電荷をもつ粒子のように扱ったものです。

第2種MEでは、半導体はダイオード、トランジスタ、センサ、医療機器内の電子回路の基礎として重要です。用語の対応関係を確実に押さえましょう。

1．n 形半導体は真性半導体にアクセプタを添加したものである。
誤り。
n 形半導体は、真性半導体にドナーを添加したものです。アクセプタを添加すると、正孔が多数キャリアとなる p 形半導体になります。

2．p 形半導体では「電子密度＞正孔密度」である。
誤り。
p 形半導体では、正孔が多数キャリアです。したがって、正しくは電子密度＜正孔密度です。電子密度が正孔密度より大きいのは n 形半導体の特徴です。

3．半導体の抵抗率は導体と絶縁体の間である。
正しい。
半導体は、導体よりは電気を通しにくく、絶縁体よりは電気を通しやすい物質です。そのため、抵抗率は導体と絶縁体の中間にあります。

4．半導体に正孔を生じさせる不純物をドナーという。
誤り。
半導体に正孔を生じさせる不純物はアクセプタです。ドナーは電子を供給し、n 形半導体をつくる不純物です。

5．正孔とは陽子の抜けた状態を指す。
誤り。
正孔は、陽子が抜けた状態ではありません。半導体結晶中で電子が不足した状態を、正の電荷をもつ粒子のように扱ったものです。