令和3年度 電験3種 理論 問11の過去問解説

令和3年度 電験3種 理論 問11

半導体に関する記述として、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

(1)ゲルマニウム(Ge)やインジウムリン(InP)は単元素の半導体であり、シリコン(Si)やガリウムヒ素(GaAs)は化合物半導体である。

(2)半導体内でキャリヤの濃度が一様でない場合、拡散電流の大きさはそのキャリヤの濃度勾配にほぼ比例する。

(3)真性半導体に不純物を加えるとキャリヤの濃度は変わるが、抵抗率は変化しない。

(4)真性半導体に光を当てたり熱を加えたりしても電子や正孔は発生しない。

(5)半導体に電界を加えると流れる電流はドリフト電流と呼ばれ、その大きさは電界の大きさに反比例する。

解答・解説

正解(2)

(1)誤り

単元素半導体となるものは、シリコン、ゲルマニウム、セレンなどほんのわずかな物質です。

本記述の誤りとしては、インジウムリンはリンとインジウムの化合物であるので、単元素の半導体ではありません。

またシリコンは上記のとおり数少ない単元素半導体のうちの一つです。

(2)正しい

キャリアの濃度が一様でない場合、キャリア濃度勾配に比例した拡散電流が流れます。

(3)誤り

真性半導体に不純物を加えれば、電子や正孔といったキャリアが生成されます。

これによって、半導体に電流が流れやすくなるので、抵抗率は小さくなります。

(4)誤り

真性半導体に光や熱など、外部からのエネルギーを与えれば、励起されて電子や正孔が発生し、電気を流しやすくなります。

(5)誤り

ドリフト電流は、電子や正孔が電界に引っ張られて移動するときの電流です。

静電界において電荷に働く力が$F=QE$であったように、電子や正孔に働く力は電界に比例します。よって、ドリフト電流は電界の大きさに比例します。

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