問 題
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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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 説
(1)の文章には4つの半導体が書かれていますが、単元素なのはゲルマニウム(Ge)とシリコン(Si)です。一方、インジウムリン(InP)はインジウム(In)とリン(P)の化合物で、ガリウムヒ素(GaAs)はガリウム(Ga)とヒ素(As)の化合物です。よって、(1)は誤りです。
(2)に関して、キャリヤとは、電子と正孔の総称です。これらキャリヤには濃度の濃いほうから薄いほうへと流れる性質があり、濃度差が大きければ大きいほど強く拡散します。
キャリヤ(電子と正孔)が移動するということは電流が流れるということと同義であり、これを拡散電流といいます。その大きさはキャリヤの濃度勾配にほぼ比例するため、(2)の記述は正しいです。
(3)で、真性半導体は不純物のない半導体のことです。ここにわずかでも不純物を加えるとキャリヤの濃度が変わりますが、抵抗率も大きく変化します。よって、(3)は誤りです。
真性半導体に不純物を加えたものを不純物半導体といいます。不純物半導体のうち、電子が多くなるような不純物半導体がn形半導体で、正孔が多くなるような不純物半導体がp形半導体です。
(4)で、真性半導体に光を当てたり熱を加えたりすると、電子や正孔が発生し、電流が流れます。よって、(4)は誤りです。
(5)の前半部分は正しく、半導体に電界を加えるとドリフト電流が流れます。ただし、ドリフト電流の大きさは電界の大きさに比例するため、後半部分の「反比例」が誤りです。
そもそも、もし電界とドリフト電流が反比例するのであれば、ごくわずかな電界を加えただけで無限大に近い大電流が流れてしまうことになり、これは現実的だとは思えません。よって、(5)は誤りです。
以上から、正解は(2)となります。
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