半導体に関する記述として、誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(1) 極めて高い純度に精製されたシリコン(Si)の真性半導体に、価電子の数が3個の原子、例えばホウ素(B)を加えるとp形半導体になる。
(2) 真性半導体に外部から熱を与えると、その抵抗率は温度の上昇とともに増加する。
(3) n形半導体のキャリアは正孔より自由電子の方が多い。
(4) 不純物半導体の導電率は金属よりも小さいが、真性半導体よりも大きい。
(5) 真性半導体に外部から熱や光などのエネルギーを加えると電流が流れ、その向きは正孔の移動する向きと同じである。
【解説】
半導体に関する基本的な問題で、ボーナス的に感じる方もいらっしゃるのでは?
少しだけ、簡単に半導体を説明しますと、金属のような電気を流しやすい(導電性が良い、といいます)物質と、ゴムに代表される絶縁体の中間が半導体です。
単に抵抗があるだけでなく、温度や光、加える電圧等によって導電性が変わる物質です。
代表的な半導体には選択肢にもあるケイ素(Si)やゲルマニウム(Ge)があります。
それでは、選択肢を見ていきましょう。
(1) 真性半導体とは、不純物がない(極めて少ない)半導体です。
シリコンは4個の価電子を持ってますが、ここに価電子が3個のホウ素を加えると、ホウ素がシリコンと結びつきます。その際ホウ素は電子の数が1つ不足し、正孔が1つ生まれます。
(電子は負の電荷を持ちますが、正孔は別に正の電荷を持つ訳じゃありません。電子が負だから相対的に見て正とされているだけです。)
負(電子)より正が多い→プラス方向だ!→Positive→p形半導体
ということで、(1)は正しい。です。
(2) 真性半導体は熱や光を加えることにより導電性が良くなります。ということは、抵抗率は減少するということ。
なので、誤り
(3) 前述(1)の反対で、価電子が5個と多いので、電子が余ります。
負(電子)より正が少ない→マイナス方向だ!→Negative→n形半導体
ということで、(3)は正しい。
(4) 不純物半導体とは、p形やn形半導体のことです。これに電圧をかけると正孔や電子が移動することにより真性半導体よりも電流が流れるため、導電率が良いといえます。
ということで、(4)も正しい。
(5) まんま選択肢の記述の通りです。正孔の移動する方向は電流と同じになります。
というわけで、(5)も正しい。
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