《理論》〈電子理論〉[H28:問11]真性半導体及び不純物半導体に関する論説問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆（やや易しい）

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 ( \(\mathrm {Si}\) ) の真性半導体に，価電子の数が3個の原子，例えばホウ素 ( \(\mathrm {B}\) ) を加えるとp形半導体となる。

(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)　\( \ \mathrm {n} \ \)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。

【ワンポイント解説】

問題文の文章はいずれも半導体に関する基本となります。高校の化学を復習しながら，原理を理解して下さい。

1.\( \ \mathrm {n} \ \)形半導体
\( \ 4 \ \)価のシリコン ( \(\mathrm {Si}\) ) やゲルマニウム ( \(\mathrm {Ge}\) ) の真性半導体に5価のヒ素 ( \(\mathrm {As}\) ) やアンチモン ( \(\mathrm {Sb}\) )を加えると，価電子が\( \ 1 \ \)個余り，電子が移動することで電流が流れます。

2.\( \ \mathrm {p} \ \)形半導体
\( \ 4 \ \)価のシリコン ( \(\mathrm {Si}\) ) やゲルマニウム ( \(\mathrm {Ge}\) ) の真性半導体に3価のホウ素 ( \(\mathrm {B}\) ) やインジウム ( \(\mathrm {In}\) )を加えると，価電子が\( \ 1 \ \)個不足して正孔ができます。この正孔が移動することで電流が流れます。

【解答】

解答：(2)
(1)：正しい
問題文の通りです。

(2)：誤り
真性半導体は熱を加えると，抵抗率が減少し，導電性が良くなります。

(3)：正しい
問題文の通りです。

(4)：正しい
不純物半導体とは，真性半導体に3価や5価の不純物を混ぜたもので，電子や正孔が移動することで，真性半導体よりも導電率は良くなります。

(5)：正しい
問題文の通りで，正孔の流れる向きは電流の向きと同じです。