《理論》〈電子理論〉[H26:問7]半導体のpn接合に関する空欄穴埋問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

次の文章は，半導体の$ \ \mathrm {pn} \ $接合に関する記述である。文中の$ \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ $に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選びなさい。

シリコン(ケイ素)の純粋な単結晶に$ \ \fbox {　（１）　} \ $価の元素である微量のホウ素を加えると$ \ \mathrm {p} \ $形半導体ができる。同様にリンや$ \ \fbox {　（２）　} \ $を加えると$ \ \mathrm {n} \ $形半導体ができる。$ \ \mathrm {p} \ $形半導体と$ \ \mathrm {n} \ $形半導体を接合すると，$ \ \mathrm {p} \ $形半導体における多数キャリヤである$\fbox {　（３）　}$が$ \ \mathrm {n} \ $形半導体に拡散しないように，また$ \ \mathrm {n} \ $形半導体における多数キャリヤも$ \ \mathrm {p} \ $形半導体に拡散しないように電位差が生じ，その接合面に$ \ \fbox {　（４）　} \ $ができる。このとき$ \ \mathrm {p} \ $形半導体を接地し，$ \ \mathrm {n} \ $形半導体に$ \ \fbox {　（５）　} \ $電圧を印加するとよく電流が流れるが，電圧の印加方向を逆方向にすると電流が流れにくくなる。これが$ \ \mathrm {pn} \ $接合による整流作用である。

〔問7の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　正　の　　　　　&（ロ）&　ゲルマニウム　　　　　&（ハ）&　アクセプタ \\[ 5pt ] &（ニ）&　5　　　　　&（ホ）&　電　子　　　　　&（ヘ）&　3 \\[ 5pt ] &（ト）&　空乏層　　　　　&（チ）&　正　孔　　　　　　&（リ）&　ガリウム \\[ 5pt ] &（ヌ）&　反転層　　　　　&（ル）&　負　の　　　　　&（ヲ）&　ゼロ(零) \\[ 5pt ] &（ワ）&　4　　　　　&（カ）&　蓄積層　　　　　&（ヨ）&　ヒ　素 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

半導体の構造に関する問題です。計算ミス等を考慮すると本問が確実に分かる方はこの問題を選択した方が良いと思います。

1.3価及び5価の元素
高校の化学で出てくる周期表において，4価のケイ素やゲルマニウムの半導体に3価や5価の元素を添加したものを不純物半導体と言います。
\[
\begin{array}{c|ccc}
& 3価 & 4価 & 5価 \\
\hline
② & ホウ素(\mathrm {B}) & 炭素(\mathrm {C}) & 窒素(\mathrm {N}) \\
③ & アルミニウム(\mathrm {Al}) & ケイ素(\mathrm {Si}) & リン(\mathrm {P}) \\
④ & ガリウム(\mathrm {Ga}) & ゲルマニウム(\mathrm {Ge}) & ヒ素(\mathrm {As}) \\
⑤ & インジウム(\mathrm {In}) & スズ(\mathrm {Sn}) & アンチモン(\mathrm {Sb}) \\
\end{array}
\]